(57)【要約】本発明は、石英ガラス体の調製のための方法であって、ｉ．）高熱法二酸化ケイ素粉末から構成された二酸化ケイ素造粒体を提供する方法ステップと、ｉｉ．）二酸化ケイ素造粒体からガラス溶融物を作製する方法ステップと、ｉｉｉ．）ガラス溶融物の少なくとも一部から石英ガラス体を作製する方法ステップと、を含み、石英ガラス体が、１０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、および２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量を有する、方法、に関する。本発明は、この方法により得ることができる石英ガラス体にも関する。さらに、本発明は、それぞれ石英ガラス体のさらなる加工により得ることができる成形体および構造体に関する。【選択図】図１
2019502637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高熱法二酸化ケイ素を含む石英ガラス体の調製のための方法であって、以下の方法ステップ、
ｉ．）以下の方法ステップ、
Ｉ．高熱法二酸化ケイ素粉末を提供するステップ、
ＩＩ．二酸化ケイ素造粒体を得るために二酸化ケイ素粉末を加工するステップであって、前記二酸化ケイ素造粒体が、前記二酸化ケイ素粉末より大きい粒径を有する、加工するステップ、
を含む二酸化ケイ素造粒体を提供するステップ、
ｉｉ．）炉内で前記二酸化ケイ素造粒体からガラス溶融物を作製するステップ、
ｉｉｉ．）前記ガラス溶融物の少なくとも一部から石英ガラス体を作製するステップであって、
前記石英ガラス体が、以下の特性、
Ａ］１０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
Ｂ］６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、
Ｃ］２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
を有し、
前記ｐｐｂおよびｐｐｍが、それぞれ前記石英ガラス体の総重量に基づく、作製するステップ
を含む、方法。
【請求項２】
前記高熱法二酸化ケイ素粉末が、非晶質二酸化ケイ素粒子の形態で存在し、前記二酸化ケイ素粉末が、以下の特性、
ａ．２００ｐｐｍ未満の塩素含有量、
ｂ．２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
を有し、
前記二酸化ケイ素造粒体が、反応物質で処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記二酸化ケイ素造粒体の加温が、鋳型溶融法によりガラス溶融物を得るために行われる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
加温中、期間ｔＴにわたって、二酸化ケイ素の融解点より低い温度ＴＴが維持される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
以下の特徴、
ａ．）前記温度ＴＴが、１０００〜１７００℃の範囲である、
ｂ．）前記期間ｔＴが、１〜６時間の範囲である
のうちの少なくとも１つにより特徴付けられる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記期間ｔＴが、前記ガラス溶融物の作製前である、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
ステップｉｉｉ）で得られた前記石英ガラス体が、少なくとも１０００℃の温度に最大５Ｋ／分の速度で冷却される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記冷却が、１３００〜１０００℃の温度範囲で１Ｋ／分以下の速度で行われる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記石英ガラス体が、以下の特徴、
Ｄ］１０５５〜１２００℃の範囲の仮想温度、
Ｅ］５×１０１５／ｃｍ３未満のＯＤＣ含有量、
Ｆ］３００ｐｐｂ未満の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
Ｇ］ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．４〜ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．９またはｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１１．５〜ｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１２．１またはｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１．２〜ｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１０．８の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
Ｈ］前記石英ガラス体の前記ＯＨ含有量Ａ］に基づき１０％以下の前記ＯＨ含有量の標準偏差、
Ｉ］前記石英ガラス体の前記Ｃｌ含有量Ｂ］に基づき１０％以下の前記Ｃｌ含有量の標準偏差、
Ｊ］前記石英ガラス体の前記Ａｌ含有量Ｃ］に基づき１０％以下の前記Ａｌ含有量の標準偏差、
Ｋ］１×１０−４未満の屈折率均質性、
Ｌ］１１５０〜１２５０℃の範囲の変態点Ｔｇ、
のうちの少なくとも１つにより特徴付けられ、
前記ｐｐｂおよびｐｐｍが、それぞれ前記石英ガラス体の総重量に基づく、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記二酸化ケイ素粉末が、以下の特徴、
ａ．２０〜６０ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積、および
ｂ．０．０１〜０．３ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
ｃ．５０ｐｐｍ未満の炭素含有量、
ｄ．２００ｐｐｍ未満の塩素含有量、
ｅ．２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
ｆ．５ｐｐｍ未満の、アルミニウムとは異なる金属の総含有量、
ｇ．粉末粒子の少なくとも７０重量％が、１０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する、
ｈ．０．００１〜０．３ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
ｉ．５重量％未満の残留水分量、
ｊ．１〜７μｍの範囲の粒子径分布Ｄ１０、
ｋ．６〜１５μｍの範囲の粒子径分布Ｄ５０、
ｌ．１０〜４０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ９０、
のうちの少なくとも１つを有し、
前記ｐｐｍおよびｐｐｂが、それぞれ前記二酸化ケイ素粉末の総重量に基づく、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記二酸化ケイ素粉末が、シロキサン、ケイ素アルコキシド、およびケイ素ハロゲン化物からなる群から選択される化合物から調製することができる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記二酸化ケイ素粉末の二酸化ケイ素造粒体への加工が、以下のステップ、
ＩＩ．１．液体を提供するステップ、
ＩＩ．２．スラリーを得るために前記高熱法二酸化ケイ素粉末を前記液体と混合するステップ、
ＩＩ．３．二酸化ケイ素造粒体を得るために前記スラリーを造粒するステップ、
ＩＩ．４．任意追加的に前記二酸化ケイ素造粒体を処理するステップ
を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、ステップｉ．）で調製した前記二酸化ケイ素造粒体の少なくとも９０重量％が、前記高熱法二酸化ケイ素粉末から作製される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記二酸化ケイ素造粒体が、以下の特徴、
Ａ）５００ｐｐｍ未満の塩素含有量、
Ｂ）２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
Ｃ）２０〜５０ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積、
Ｄ）０．１〜２．５ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、
Ｅ）０．５〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
Ｆ）０．７〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
Ｇ）５０〜５００μｍの範囲の平均粒子径、
Ｈ）５ｐｐｍ未満の炭素含有量、
Ｉ）２３〜２６°の範囲の安息角、
Ｊ）５０〜１５０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ１０、
Ｋ）１５０〜３００μｍの範囲の粒子径分布Ｄ５０、
Ｌ）２５０〜６２０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ９０、
のうちの少なくとも１つにより特徴付けられ、
前記ｐｐｍおよびｐｐｂが、それぞれ前記二酸化ケイ素造粒体ＩＩの総重量に基づく、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法により得ることができる石英ガラス体。
【請求項１６】
高熱法二酸化ケイ素を含む石英ガラス体であって、前記石英ガラス体が、以下の特徴、
Ａ］１０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
Ｂ］６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、
Ｃ］２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
を有し、前記ｐｐｂおよびｐｐｍが、それぞれ前記石英ガラス体の総重量に基づく、石英ガラス体。
【請求項１７】
前記石英ガラス体が、以下の特徴、
Ｄ］１０５５〜１２００℃の範囲の仮想温度、
Ｅ］５×１０１５／ｃｍ３未満のＯＤＣ含有量、
Ｆ］３００ｐｐｂ未満の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
Ｇ］ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．４〜ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．９および／またはｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１１．５〜ｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１２．１またはｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１．２〜ｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１０．８の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
Ｈ］前記石英ガラス体の前記ＯＨ含有量Ａ］に基づき１０％以下の前記ＯＨ含有量の標準偏差、
Ｉ］前記石英ガラス体の前記Ｃｌ含有量Ｂ］に基づき１０％以下の前記Ｃｌ含有量の標準偏差、
Ｊ］前記石英ガラス体の前記Ａｌ含有量Ｃ］に基づき１０％以下の前記Ａｌ含有量の標準偏差、
Ｋ］１×１０−４未満の屈折率均質性、
Ｌ］１１５０〜１２５０℃の範囲の変態点Ｔｇ、
のうちの少なくとも１つにより特徴付けられ、
前記ｐｐｂおよびｐｐｍが、それぞれ前記石英ガラス体の総重量に基づく、請求項１６に記載の石英ガラス体。
【請求項１８】
成形体の調製のための方法であって、以下の方法ステップ、
（１）請求項１６〜１７のうちのいずれか一項に記載の石英ガラス体、または請求項１〜１４のうちのいずれか一項に記載の方法により得ることができる石英ガラス体を提供するステップ、
（２）前記石英ガラス体から成形体を作製するステップ
を含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法により得ることができる成形体。
【請求項２０】
構造体の調製のための方法であって、以下の方法ステップ、
ａ／  請求項１９に記載の成形体および部品を提供するステップ、
ｂ／  前記構造を得るために前記成形体を前記部品と接合するステップ
を含む、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法により得ることができる構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英ガラス体の調製のための方法であって、ｉ．）高熱法二酸化ケイ素粉末から二酸化ケイ素造粒体を提供する方法ステップと、ｉｉ．）二酸化ケイ素造粒体からガラス溶融物を作製する方法ステップと、ｉｉｉ．）ガラス溶融物の少なくとも一部から石英ガラス体を作製する方法ステップと、を含み、石英ガラス体が、１０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、および２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量を有する、方法、に関する。さらに、本発明は、この方法により得ることができる石英ガラス体に関する。さらに、本発明は、それぞれ石英ガラス体のさらなる加工により得ることができる成形体および構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英ガラス、石英ガラス製品、および石英ガラスを含む製品が知られている。同様に、石英ガラスおよび石英ガラス体の調製のための様々な方法が、すでに知られている。それにもかかわらず、さらに高い純度を有する、すなわち不純物のない石英ガラスを調製することができる調製方法を突き止めるために相当の努力が依然として行われている。石英ガラスおよびその加工製品の応用の多くの分野では、例えば均質性および純度に関して、高い要求が課せられる。これは、とりわけ、半導体の製作において生産ステップで使用される石英ガラスに当てはまる。ここで、ガラス体のあらゆる不純物は、半導体内の欠陥に、したがって製作における不良品に、潜在的につながり得る。したがって、これらのプロセスで用いられる様々な高純度石英ガラスは、調製するのに手間がかかる。これらは、高価である。
【０００３】
さらに、安価な上記の高純度石英ガラスおよびそれから得られる製品に対する市場の要求が存在する。したがって、これは、高純度石英ガラスを以前より低価格で提供できるようになりたいという熱望である。これに関連して、よりコスト効率のよい調製方法およびより廉価な原材料ソースの両方が、求められている。
【０００４】
石英ガラス体の調製のための公知の方法は、二酸化ケイ素を溶融するステップ、および溶融物から石英ガラス体を作製するステップを含む。ガラス体内の不純物は、例えば気泡の形でのガスの封入を通じて、特に高温において、荷重を受けたガラス体の破損につながり得、またはガラス体を特定目的に使用することを不可能にし得る。石英ガラスの原材料中の不純物は、石英ガラス内のひび、気泡、筋、および退色につながり得る。ガラス体中の不純物も、放出され、処理される半導体コンポーネントに移され得る。これは、例えばエッチングプロセスに当てはまり、半導体ビレットの不良品につながる。したがって、公知の調製方法に伴う共通の問題は、石英ガラス体の品質の不十分性である。
【０００５】
さらなる態様は、原材料の効率に関する。他所で副産物として蓄積する石英ガラスおよび原材料は、これらの副産物を例えば建設におけるフィラーとして用いたり、またはそれらをごみとして有償で処分したりするのではなく、好ましくは石英ガラス製品のための工業プロセスに入力することが、有利と思われる。これらの副産物は、しばしばフィルタで細塵として分離除去される。細塵は、特に衛生、作業安全性、および取り扱いに関して、さらなる問題をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、技術の現状に存在する欠点の１つ以上を少なくとも部分的に克服することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、コンポーネントに好適な二酸化ケイ素材料を提供することである。コンポーネントという用語は、具体的には、化学的処理ステップおよび／もしくは物理的処理ステップのために、または化学的処理ステップおよび／もしくは物理的処理ステップのための反応器内で、用いることができるコンポーネントを含むと理解されるべきである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、特に高い作動温度で、長い耐用寿命を有するコンポーネントを提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、半導体材料の加工において、具体的には太陽電池製作および半導体製作において、具体的にはウエハの調製において、特定の処理ステップに好適なコンポーネントを提供することである。これらの特定の処理ステップの例は、プラズマエッチング、化学エッチング、およびプラズマドーピングである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、気泡がない、またはできる限り低い気泡含有量を有するガラスコンポーネントを提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、高い輪郭精度を有するコンポーネントを提供することである。具体的には、本発明の目的は、高温で変形しないコンポーネントを提供することである。具体的には、本発明の目的は、大きいサイズに形成されたときでさえ形態安定であるコンポーネントを提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、耐引裂性および耐破損性のコンポーネントを提供することである。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、調製するのが効率的なコンポーネントを提供することである。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、調製するのがコスト効率のよいコンポーネントを提供することである。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、調製のために長いさらなる加工ステップ、例えば焼き戻しが必要とされないコンポーネントを提供することである。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、高い透明性を有するコンポーネントを提供することである。本発明のさらなる目的は、低い不透明性を有するコンポーネントを提供することである。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、高い耐熱衝撃性を有するコンポーネントを提供することである。具体的には本発明の目的は、大きい熱変動に対して均一な熱膨張を呈するコンポーネントを提供することである。
【００１８】
本発明のさらなる目的は、高温で高い粘度を有するコンポーネントを提供することである。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、高い純度を有し、外来原子による低い汚染度を有するコンポーネントを提供することである。外来原子という用語は、意図的に導入されたのではない構成要素を意味するために用いられる。
【００２０】
本発明のさらなる目的は、高い均質性を有するコンポーネントを提供することである。特性または材料の均質性は、試料におけるこの特性または材料の分布の均一性の尺度である。
【００２１】
具体的には本発明の目的は、高い材料均質性を有するコンポーネントを提供することである。材料均質性は、コンポーネント内に含まれる元素および化合物、特にＯＨ、塩素、金属、特にアルミニウム、アルカリ土類金属、高融点金属、およびドーパント材料の分布の均一性の尺度である。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、上記の目的の少なくとも一部が解決されるコンポーネントのための二酸化ケイ素材料を調製することができる方法を提供することである。
【００２３】
さらなる目的は、コスト節約型および時間節約型の様式でコンポーネントのための二酸化ケイ素材料を調製することができる方法を提供することである。
【００２４】
本発明のさらなる目的は、コンポーネントのための二酸化ケイ素材料をより簡単に調製することができる方法を提供することである。
【００２５】
本発明のさらなる目的は、コンポーネントのための二酸化ケイ素材料を調製することができる連続的なプロセスを提供することである。
【００２６】
本発明のさらなる目的は、コンポーネントのための二酸化ケイ素材料をより高速に作製することができる方法を提供することである。
【００２７】
本発明のさらなる目的は、コンポーネントのための二酸化ケイ素材料を連続的な溶融および成形方法により調製することができる方法を提供することである。
【００２８】
本発明のさらなる目的は、コンポーネントのための二酸化ケイ素材料を低い不良率で調製することができる方法を提供することである。
【００２９】
本発明のさらなる目的は、コンポーネントのための二酸化ケイ素材料を調製することができる自動化方法を提供することである。
【００３０】
さらなる目的は、コンポーネントの加工性をさらに改善することである。さらなる目的は、コンポーネントの組立可能性をさらに改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記の目的の少なくとも１つを少なくとも部分的に実現することに対する寄与が、独立請求項によりなされる。従属請求項は、目的の少なくとも１つを少なくとも部分的に実現することに寄与する好ましい実施形態を提供する。
【００３２】
｜１｜  高熱法二酸化ケイ素粉末を含む石英ガラス体の調製のための方法であって、以下の方法ステップ、
ｉ．）以下の方法ステップ、
Ｉ．好ましくは非晶質の、高熱法二酸化ケイ素粉末を提供するステップであって、
さらに好ましくは二酸化ケイ素粉末が、以下の特徴、
ａ．２００ｐｐｍ未満の塩素含有量、
ｂ．２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
を有する、提供するステップ、
ＩＩ．二酸化ケイ素造粒体を得るために二酸化ケイ素粉末を加工するステップであって、
二酸化ケイ素造粒体が、二酸化ケイ素粉末より大きい粒径を有する、加工するステップ、
を含み、
さらに好ましくは二酸化ケイ素造粒体が、反応物質で処理される、二酸化ケイ素造粒体を提供するステップ、
ｉｉ．）炉内で二酸化ケイ素造粒体からガラス溶融物を作製するステップ、
ｉｉｉ．）ガラス溶融物の少なくとも一部から石英ガラス体を作製するステップであって、
石英ガラス体が、以下の特性、
Ａ］１０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
Ｂ］６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、
Ｃ］２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
を有し、
ｐｐｂおよびｐｐｍが、それぞれ石英ガラス体の総重量に基づく、作製するステップ
を含む、方法。
【００３３】
非晶質とは、二酸化ケイ素粉末が好ましくは非晶質二酸化ケイ素粒子の形態で存在することを意味する。
【００３４】
｜２｜  ガラス溶融物を得るための二酸化ケイ素造粒体の加温が、鋳型溶融法により行われる、実施形態｜１｜に記載の方法。
【００３５】
｜３｜  加温中、期間ｔＴにわたって、二酸化ケイ素の融解点より低い温度ＴＴが維持される、先行する実施形態のいずれか一つに記載の方法。
【００３６】
｜４｜  以下の特徴、
ａ．）温度ＴＴが、１０００〜１７００℃の範囲である、
ｂ．）期間ｔＴが、１〜６時間の範囲である
のうちの少なくとも１つにより特徴付けられる、実施形態｜３｜に記載の方法。
【００３７】
｜５｜  期間ｔＴが、ガラス溶融物の作製前である、実施形態｜３｜または｜４｜のいずれか一つに記載の方法。
【００３８】
｜６｜  ステップｉｉｉ）で得られた石英ガラス体が、少なくとも１０００℃の温度に最大５Ｋ／分の速度で冷却される、先行する実施形態のいずれか一つに記載の方法。
【００３９】
｜７｜  冷却が、１３００〜１０００℃の温度範囲で１Ｋ／分以下の速度で行われる、先行する実施形態のいずれか一つに記載の方法。
【００４０】
｜８｜  石英ガラス体が、以下の特徴、
Ｄ］１０５５〜１２００℃の範囲の仮想温度、
Ｅ］５×１０１５／ｃｍ３未満のＯＤＣ含有量、
Ｆ］３００ｐｐｂ未満の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
Ｇ］ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．４〜ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．９またはｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１１．５〜ｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１２．１またはｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１．２〜ｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１０．８の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
Ｈ］石英ガラス体のＯＨ含有量Ａ］に基づき１０％以下のＯＨ含有量の標準偏差、
Ｉ］石英ガラス体のＣｌ含有量Ｂ］に基づき１０％以下のＣｌ含有量の標準偏差、
Ｊ］石英ガラス体のＡｌ含有量Ｃ］に基づき１０％以下のＡｌ含有量の標準偏差、
Ｋ］１×１０−４未満の屈折率均質性、
Ｌ］１１５０〜１２５０℃の範囲の変態点Ｔｇ、
のうちの少なくとも１つにより特徴付けられ、
ｐｐｂおよびｐｐｍが、それぞれ石英ガラス体の総重量に基づく、先行する実施形態のいずれか一つに記載の方法。
【００４１】
｜９｜  二酸化ケイ素粉末が、以下の特徴、
ａ．２０〜６０ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積、および
ｂ．０．０１〜０．３ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
ｃ．５０ｐｐｍ未満の炭素含有量、
ｄ．２００ｐｐｍ未満の塩素含有量、
ｅ．２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
ｆ．５ｐｐｍ未満の、アルミニウムとは異なる金属の総含有量、
ｇ．粉末粒子の少なくとも７０重量％が、１０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する、
ｈ．０．００１〜０．３ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
ｉ．５重量％未満の残留水分量、
ｊ．１〜７μｍの範囲の粒子径分布Ｄ１０、
ｋ．６〜１５μｍの範囲の粒子径分布Ｄ５０、
ｌ．１０〜４０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ９０、
のうちの少なくとも１つを有し、
ｐｐｍおよびｐｐｂが、それぞれ二酸化ケイ素粉末の総重量に基づく、先行する実施形態のいずれか一つに記載の方法。
【００４２】
｜１０｜  二酸化ケイ素粉末が、シロキサン、ケイ素アルコキシド、およびケイ素ハロゲン化物からなる群から選択される化合物から調製することができる、先行する実施形態のいずれか一つに記載の方法。
【００４３】
｜１１｜  二酸化ケイ素粉末の二酸化ケイ素造粒体への加工が、以下のステップ、
ＩＩ．１．液体を提供するステップ、
ＩＩ．２．スラリーを得るために高熱法二酸化ケイ素粉末を液体と混合するステップ、
ＩＩ．３．二酸化ケイ素造粒体を得るためにスラリーを造粒するステップ、
ＩＩ．４．任意追加的に二酸化ケイ素造粒体を処理するステップ
を含む、先行する実施形態のいずれか一つに記載の方法。
【００４４】
｜１２｜  二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、ステップｉ．）で調製した二酸化ケイ素造粒体の少なくとも９０重量％が、高熱法二酸化ケイ素粉末から作製される、先行する実施形態のいずれか一つに記載の方法。
【００４５】
｜１３｜  二酸化ケイ素造粒体が、以下の特徴、
Ａ）５００ｐｐｍ未満の塩素含有量、
Ｂ）２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
Ｃ）２０〜５０ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積、
Ｄ）０．１〜２．５ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、
Ｅ）０．５〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
Ｆ）０．７〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
Ｇ）５０〜５００μｍの範囲の平均粒子径、
Ｈ）５ｐｐｍ未満の炭素含有量、
Ｉ）２３〜２６°の範囲の安息角、
Ｊ）５０〜１５０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ１０、
Ｋ）１５０〜３００μｍの範囲の粒子径分布Ｄ５０、
Ｌ）２５０〜６２０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ９０、
のうちの少なくとも１つにより特徴付けられ、
ｐｐｍおよびｐｐｂが、それぞれ二酸化ケイ素造粒体ＩＩの総重量に基づく、先行する実施形態のいずれか一つに記載の方法。
【００４６】
｜１４｜  先行する実施形態のいずれか一つに記載の方法により得ることができる石英ガラス体。
【００４７】
｜１５｜  高熱法二酸化ケイ素を含む石英ガラス体であって、石英ガラス体が、以下の特徴、
Ａ］１０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
Ｂ］６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、および
Ｃ］２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
を有し、
ｐｐｂおよびｐｐｍが、それぞれ石英ガラス体の総重量に基づく、石英ガラス体。
【００４８】
｜１６｜  石英ガラス体が、以下の特徴、
Ｄ］１０５５〜１２００℃の範囲の仮想温度、
Ｅ］５×１０１５／ｃｍ３未満のＯＤＣ含有量、
Ｆ］３００ｐｐｂ未満の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
Ｇ］ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．４〜ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．９および／またはｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１１．５〜ｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１２．１またはｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１．２〜ｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１０．８の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
Ｈ］石英ガラス体のＯＨ含有量Ａ］に基づき１０％以下のＯＨ含有量の標準偏差、
Ｉ］石英ガラス体のＣｌ含有量Ｂ］に基づき１０％以下のＣｌ含有量の標準偏差、
Ｊ］石英ガラス体のＡｌ含有量Ｃ］に基づき１０％以下のＡｌ含有量の標準偏差、
Ｋ］１×１０−４未満の屈折率均質性、
Ｌ］１１５０〜１２５０℃の範囲の変態点Ｔｇ、
のうちの少なくとも１つにより特徴付けられ、
ｐｐｂおよびｐｐｍが、それぞれ石英ガラス体の総重量に基づく、実施形態｜１５｜に記載の石英ガラス体。
【００４９】
｜１７｜  成形体の調製のための方法であって、以下の方法ステップ、
（１）実施形態｜１５｜〜｜１６｜のうちのいずれか一項に記載の石英ガラス体、または実施形態｜１｜〜｜１３｜のうちのいずれか一項に記載の方法により得ることができる石英ガラス体を提供するステップ、
（２）石英ガラス体から成形体を作製するステップ
を含む、方法。
【００５０】
｜１８｜  実施形態｜１７｜に記載の方法により得ることができる成形体。
【００５１】
｜１９｜  構造体の調製のための方法であって、以下の方法ステップ、
ａ／  実施形態｜１８｜に記載の成形体および部品を提供するステップ、
ｂ／  構造体を得るために成形体を部品と接合するステップ
を含む、方法。
【００５２】
｜２０｜  実施形態｜１９｜に記載の方法により得ることができる構造体。
【００５３】
｜２１｜  石英ガラス体の純度および均質性を改善するための二酸化ケイ素造粒体の使用。
【００５４】
｜２２｜  太陽電池製作および半導体製作における加工のための、石英ガラスを含むコンポーネントの調製のための、二酸化ケイ素造粒体の使用。
【００５５】
さらに好ましいのは、高熱法二酸化ケイ素を含む石英ガラス体の調製のための方法であって、以下の方法ステップ、
ｉ．）以下の方法ステップ、
Ｉ．高熱法二酸化ケイ素粉末を提供するステップであって、
高熱法二酸化ケイ素粉末が、非晶質二酸化ケイ素粒子の形態で存在し、二酸化ケイ素粉末が、以下の特性、
ａ．２００ｐｐｍ未満の塩素含有量、
ｂ．２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
を有する、提供するステップ、
ＩＩ．二酸化ケイ素造粒体Ｉを得るために二酸化ケイ素粉末を加工するステップであって、二酸化ケイ素造粒体Ｉが、二酸化ケイ素粉末より大きい粒径を有する、加工するステップ、
ＩＩＩ．二酸化ケイ素造粒体ＩＩを得るために二酸化ケイ素造粒体Ｉを反応物質で処理するステップ、
を含む二酸化ケイ素造粒体を提供するステップ、
ｉｉ．）炉内で二酸化ケイ素造粒体ＩＩからガラス溶融物を形成するステップ、
ｉｉｉ．）ガラス溶融物の少なくとも一部から石英ガラス体を形成するステップであって、石英ガラス体が、以下の特性、
Ａ］１０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
Ｂ］６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、
Ｃ］２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
を有する、形成するステップ、
を含み、
ｐｐｂおよびｐｐｍが、それぞれ石英ガラス体の総重量に基づく、方法、である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】流れ図（石英ガラス体の調製のための方法）。
【図２】流れ図（二酸化ケイ素造粒体Ｉの調製のための方法）。
【図３】流れ図（二酸化ケイ素造粒体ＩＩの調製のための方法）。
【図４】噴霧塔の概略図。
【図５】ガス圧焼結炉（ＧＤＳ炉）の概略図。
【図６】流れ図（成形体の調製のための方法）。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
一般事項
本明細書において、開示の範囲は、境界値も含む。したがって、パラメータＡに関して「Ｘ〜Ｙの範囲」という形の開示は、Ａが値Ｘ、Ｙ、およびＸとＹとの間の値をとることができることを意味する。パラメータＡに関して「最大Ｙ」という形の、一方側が境界付けられた範囲は、同様に値ＹおよびＹ未満の値を意味する。
【００５８】
本発明の第１の態様は、高熱法二酸化ケイ素を含む石英ガラス体の調製のための方法であって、以下の方法ステップ、
ｉ．）以下の方法ステップ、
Ｉ．高熱法二酸化ケイ素粉末を提供するステップ、
ＩＩ．二酸化ケイ素造粒体を得るために二酸化ケイ素粉末を加工するステップであって、二酸化ケイ素造粒体が、二酸化ケイ素粉末より大きい粒径を有する、加工するステップ、
を含む二酸化ケイ素造粒体を提供するステップ、
ｉｉ．）炉内で二酸化ケイ素造粒体からガラス溶融物を作製するステップ、
ｉｉｉ．）ガラス溶融物の少なくとも一部から石英ガラス体を作製するステップであって、石英ガラス体が、以下の特性、
Ａ］１０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
Ｂ］６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、
Ｃ］２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
を有する、作製するステップ、
を含み、
ｐｐｂおよびｐｐｍが、それぞれ石英ガラス体の総重量に基づく、方法、である。
【００５９】
ステップｉ．）
本発明によれば、二酸化ケイ素造粒体の提供は、以下の方法ステップ、
Ｉ．高熱法二酸化ケイ素粉末を提供するステップ、および
ＩＩ．二酸化ケイ素造粒体を得るために二酸化ケイ素粉末を加工するステップであって、二酸化ケイ素造粒体が、二酸化ケイ素粉末より大きい粒径を有する、加工するステップ、
を含む。
【００６０】
粉末は、１〜１００ｎｍ未満の範囲の一次粒子径を有する乾燥固体材料の粒子を意味する。
【００６１】
二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素粉末を造粒することにより得ることができる。二酸化ケイ素造粒体は、一般に、３ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ表面積および１．５ｇ／ｃｍ３未満の密度を有する。造粒は、粉末粒子を顆粒に変換することを意味する。造粒中、複数の二酸化ケイ素粉末粒子のクラスター、すなわち「二酸化ケイ素顆粒」と呼ばれるより大きい凝集体が形成される。これらは、しばしば「二酸化ケイ素造粒体粒子」または「顆粒粒子」とも呼ばれる。集合として、顆粒は、造粒体を形成し、例えば二酸化ケイ素顆粒は、「二酸化ケイ素造粒体」を形成する。二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素粉末より大きい粒径を有する。
【００６２】
粉末を造粒体に変換するための造粒手順は、より詳細に後述される。
【００６３】
現在の文脈では、二酸化ケイ素粒は、二酸化ケイ素体、特に石英ガラス体のサイズ低減により得ることができる二酸化ケイ素粒子を意味する。二酸化ケイ素粒は、一般に、１．２ｇ／ｃｍ３超、例えば１．２〜２．２ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは約２．２ｇ／ｃｍ３の密度を有する。さらに、二酸化ケイ素粒のＢＥＴ表面積は、ＤＩＮ  ＩＳＯ  ９２７７：２０１４−０１に従って決定すると、好ましくは一般に１ｍ２／ｇ未満である。
【００６４】
原則として、当業者が好適と考える全ての二酸化ケイ素粒子を、選択することができる。好ましいのは、二酸化ケイ素造粒体および二酸化ケイ素粒である。
【００６５】
粒径または粒子径は、以下の式に従って「面積円相当径ｘＡｉ」として与えられる粒子の直径を意味し、
【００６６】
【数１】
2019502637.tif 000003
【００６７】
式中、Ａｉは、画像解析により観察した粒子の表面積を表す。好適な測定法は、例えばＩＳＯ  １３３２２−１：２０１４またはＩＳＯ  １３３２２−２：２００９である。「より大きい粒径」などの比較による開示は、比較される値が同じメソッドで測定されることを常に意味する。
【００６８】
二酸化ケイ素粉末
本発明の文脈では、合成二酸化ケイ素粉末、すなわち高熱法により生成された二酸化ケイ素粉末、が使用される。
【００６９】
二酸化ケイ素粉末は、少なくとも２つの粒子を有する任意の二酸化ケイ素粉末でよい。調製プロセスとしては、当業者が当技術分野で普及しており、好適であると考える任意のプロセスを使用することができる。
【００７０】
本発明の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素粉末は、石英ガラスの調製において、特にいわゆる「スート体」の調製において、副産物として生成される。このようなソースからの二酸化ケイ素は、しばしば「スートダスト」とも呼ばれる。
【００７１】
二酸化ケイ素粉末の好ましいソースは、火炎加水分解バーナーの適用によりスート体の合成的調製から得られる二酸化ケイ素粒子である。スート体の調製では、円筒ジャケット面を有する回転担持管が、バーナー列に沿って前後に動かされる。火炎加水分解バーナーには、バーナーガスとしての酸素および水素、ならびに二酸化ケイ素一次粒子を作製するための原材料を供給することができる。二酸化ケイ素一次粒子は、好ましくは、最大１００ｎｍの一次粒子径を有する。火炎加水分解により生成される二酸化ケイ素一次粒子は、集合または凝集して約９μｍの粒子径（ＤＩＮ  ＩＳＯ  １３３２０：２００９−１）を有する二酸化ケイ素粒子を形成する。二酸化ケイ素粒子内では、二酸化ケイ素一次粒子は、走査電子顕微鏡によりそれらの形態により識別可能であり、一次粒子径を測定することができる。二酸化ケイ素粒子の一部分は、長手方向軸を中心として回転している担持管の円筒ジャケット面上に堆積される。このようにして、スート体が、一層ずつビルドアップされる。二酸化ケイ素粒子の別の部分は、担持管の円筒ジャケット面上には堆積されず、むしろ例えばフィルタシステム内にダストとして蓄積する。この二酸化ケイ素粒子の他の部分が、しばしば「スートダスト」とも呼ばれる二酸化ケイ素粉末を構成する。一般に、担持管上に堆積される二酸化ケイ素粒子の部分は、二酸化ケイ素粒子の総重量に基づき、スート体調製の文脈ではスートダストとして蓄積する二酸化ケイ素粒子の部分より大きい。
【００７２】
最近、スートダストは、一般に廃物として面倒かつ高価な様式で処分され、または例えば道路工事において付加価値のないフィラー材料として、染料工業で添加剤として、タイル業界のための原材料として、および建築用基礎の修復に用いられるヘキサフルオロケイ酸の調製のために、使用される。本発明の場合、スートダストは、好適な原材料であり、高品質製品を得るように加工することができる。
【００７３】
火炎加水分解により調製される二酸化ケイ素は、通常、高熱法二酸化ケイ素と呼ばれる。高熱法二酸化ケイ素は、通常、非晶質二酸化ケイ素一次粒子または二酸化ケイ素粒子の形で入手可能である。
【００７４】
好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素粉末は、混合ガスから火炎加水分解により調製することができる。この場合、二酸化ケイ素粒子は、火炎加水分解においても作製され、凝集体または集合体が形成される前に取り出される。ここでは、上記でスートダストと呼んだ二酸化ケイ素粉末が、主生成物である。
【００７５】
二酸化ケイ素粉末を作製するための好適な原材料は、好ましくは、シロキサン、ケイ素アルコキシド、および無機ケイ素化合物である。シロキサンは、直鎖状ポリアルキルシロキサンおよび環状ポリアルキルシロキサンを意味する。好ましくは、ポリアルキルシロキサンは、以下の一般式を有し、
ＳｉｐＯｐＲ２ｐ、
【００７６】
式中、ｐは、少なくとも２、好ましくは２〜１０、特に好ましくは３〜５の整数であり、Ｒは、１〜８個のＣ原子、好ましくは１〜４個のＣ原子を含むアルキル基、特に好ましくはメチル基である。
【００７７】
特に好ましいのは、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン（Ｄ３）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）、およびデカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）、またはこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択されるシロキサンである。シロキサンがＤ３、Ｄ４、およびＤ５を含む場合、好ましくはＤ４が、主成分である。主成分は、各場合に二酸化ケイ素粉末の総量に基づき、好ましくは少なくとも７０重量％、好ましくは少なくとも８０重量％、例えば少なくとも９０重量％または少なくとも９４重量％、特に好ましくは少なくとも９８重量％の量で存在する。好ましいケイ素アルコキシドは、テトラメトキシシランおよびメチルトリメトキシシランである。二酸化ケイ素粉末の原材料として好ましい無機ケイ素化合物は、ハロゲン化ケイ素、シリケート、炭化ケイ素、および窒化ケイ素である。二酸化ケイ素粉末の原材料として特に好ましい無機ケイ素化合物は、四塩化ケイ素およびトリクロロシランである。
【００７８】
好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素粉末は、シロキサン、ケイ素アルコキシド、およびハロゲン化ケイ素からなる群から選択される化合物から調製することができる。
【００７９】
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、およびデカメチルシクロペンタシロキサン、テトラメトキシシランおよびメチルトリメトキシシラン、四塩化ケイ素、ならびにトリクロロシラン、またはこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される化合物から、例えば四塩化ケイ素およびオクタメチルシクロテトラシロキサンから、特に好ましくはオクタメチルシクロテトラシロキサンから、調製することができる。
【００８０】
火炎加水分解により四塩化ケイ素から二酸化ケイ素を作製する場合、様々なパラメータが重要である。好適な混合ガスの好ましい組成は、火炎加水分解において２５〜４０体積％の範囲の酸素含有量を含む。水素含有量は、４５〜６０体積％の範囲でよい。四塩化ケイ素含有量は、好ましくは５〜３０体積％であり、上記体積％の全ては、ガス流の総体積に基づく。さらに好ましいのは、上記体積割合の酸素、水素、およびＳｉＣｌ４の組み合わせである。火炎加水分解における火炎は、好ましくは１５００〜２５００℃の範囲、例えば１６００〜２４００℃の範囲、特に好ましくは１７００〜２３００℃の範囲の温度を有する。好ましくは、火炎加水分解で作製される二酸化ケイ素一次粒子は、凝集体または集合体が形成される前に二酸化ケイ素粉末として取り出される。
【００８１】
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素粉末は、以下の特徴、
ａ．２０〜６０ｍ２／ｇの範囲、例えば２５〜５５ｍ２／ｇ、または３０〜５０ｍ２／ｇ、特に好ましくは２０〜４０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、
ｂ．かさ密度０．０１〜０．３ｇ／ｃｍ３、例えば０．０２〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲、好ましくは０．０３〜０．１５ｇ／ｃｍ３の範囲、さらに好ましくは０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲または０．０５〜０．１ｇ／ｃｍ３の範囲、または０．０５〜０．３ｇ／ｃｍ３の範囲、
ｃ．５０ｐｐｍ未満、例えば４０ｐｐｍ未満または３０ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜２０ｐｐｍの範囲の炭素含有量、
ｄ．２００ｐｐｍ未満、例えば１５０ｐｐｍ未満または１００ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜８０ｐｐｍの範囲の塩素含有量、
ｅ．２００ｐｐｂ未満、例えば１〜１００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１〜８０ｐｐｂの範囲のアルミニウム含有量、
ｆ．５ｐｐｍ未満、例えば２ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲の、アルミニウムとは異なる金属の総含有量、
ｇ．粉末粒子の少なくとも７０重量％が、１０〜１００ｎｍ未満の範囲、例えば１５〜１００ｎｍ未満の範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍ未満の範囲の一次粒子径を有する、
ｈ．０．００１〜０．３ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．００２〜０．２ｇ／ｃｍ３または０．００５〜０．１ｇ／ｃｍ３の範囲、好ましくは０．０１〜０．０６ｇ／ｃｍ３の範囲、また好ましくは０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲または０．５〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
ｉ．５重量％未満、例えば０．２５〜３重量％の範囲、特に好ましくは０．５〜２重量％の範囲の残留水分量、
ｊ．１〜７μｍの範囲、例えば２〜６μｍの範囲または３〜５μｍの範囲、特に好ましくは３．５〜４．５μｍの範囲の粒子径分布Ｄ１０、
ｋ．６〜１５μｍの範囲、例えば７〜１３μｍの範囲または８〜１１μｍの範囲、特に好ましくは８．５〜１０．５μｍの範囲の粒子径分布Ｄ５０、
ｌ．１０〜４０μｍの範囲、例えば１５〜３５μｍの範囲、特に好ましくは２０〜３０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ９０、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つまたは少なくとも３つまたは少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、
重量％、ｐｐｍ、およびｐｐｂは、それぞれ二酸化ケイ素粉末の総重量に基づく。
【００８２】
二酸化ケイ素粉末は、二酸化ケイ素を含有する。好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、各場合に二酸化ケイ素粉末の総重量に基づき、９５重量％超、例えば９８重量％超または９９重量％超または９９．９重量％超の割合の二酸化ケイ素を含有する。特に好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、二酸化ケイ素粉末の総重量に基づき９９．９９重量％超の割合の二酸化ケイ素を含有する。
【００８３】
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、各場合に二酸化ケイ素粉末の総重量に基づき、５ｐｐｍ未満、例えば２ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｍ未満の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。しかしながら、しばしば二酸化ケイ素粉末は、少なくとも１ｐｐｂの、アルミニウムとは異なる金属の含有量を有する。このような金属は、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ゲルマニウム、銅、モリブデン、タングステン、チタン、鉄、およびクロムである。これらは、例えば元素形態で、イオンとして、または分子もしくはイオンもしくは錯体の一部として存在してもよい。
【００８４】
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、３０ｐｐｍ未満、例えば２０ｐｐｍ未満、特に好ましくは１５ｐｐｍ未満の総含有量のさらなる構成要素を有し、ｐｐｍは、各場合に二酸化ケイ素粉末の総重量に基づく。しかしながら、しばしば二酸化ケイ素粉末は、少なくとも１ｐｐｂの含有量のさらなる構成要素を有する。さらなる構成要素は、以下の群、すなわち二酸化ケイ素、塩素、アルミニウム、ＯＨ基、に属さない二酸化ケイ素粉末の全ての構成要素を意味する。
【００８５】
現在の文脈では、構成要素が化学元素であるとき、構成要素への言及は、構成要素が元素として、イオンとして、または化合物もしくは塩内に存在してもよいことを意味する。例えば、「アルミニウム」という用語は、金属のアルミニウムに加えて、アルミニウム塩、酸化アルミニウム、およびアルミニウム金属錯体も含む。例えば、「塩素」という用語は、元素状塩素に加えて、塩化ナトリウムおよび塩化水素などの塩化物を含む。しばしば、さらなる構成要素は、それらを含有する材料と同じ集合状態で存在する。
【００８６】
現在の文脈では、構成要素が化学化合物または官能基である場合、構成要素への言及は、構成要素が、開示の形態で、帯電した化学化合物として、または化学化合物の誘導体として存在してもよいことを意味する。例えば、化学材料エタノールへの言及は、エタノールに加えて、エタノレート、例えばナトリウムエタノレートも含む。「ＯＨ基」への言及は、シラノール、水、および金属水酸化物も含む。例えば、酢酸の文脈では、誘導体への言及は、酢酸エステルおよび無水酢酸も含む。
【００８７】
好ましくは、粉末粒子の数に基づき、二酸化ケイ素粉末の粉末粒子の少なくとも７０％は、１００ｎｍ未満、例えば１０〜１００ｎｍまたは１５〜１００ｎｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する。一次粒子径は、ＩＳＯ  １３３２０：２００９−１０に従って動的光散乱法により測定される。
【００８８】
好ましくは、粉末粒子の数に基づき、二酸化ケイ素粉末の粉末粒子の少なくとも７５％は、１００ｎｍ未満、例えば１０〜１００ｎｍまたは１５〜１００ｎｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する。
【００８９】
好ましくは、粉末粒子の数に基づき、二酸化ケイ素粉末の粉末粒子の少なくとも８０％は、１００ｎｍ未満、例えば１０〜１００ｎｍまたは１５〜１００ｎｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する。
【００９０】
好ましくは、粉末粒子の数に基づき、二酸化ケイ素粉末の粉末粒子の少なくとも８５％は、１００ｎｍ未満、例えば１０〜１００ｎｍまたは１５〜１００ｎｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する。
【００９１】
好ましくは、粉末粒子の数に基づき、二酸化ケイ素粉末の粉末粒子の少なくとも９０％は、１００ｎｍ未満、例えば１０〜１００ｎｍまたは１５〜１００ｎｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する。
【００９２】
好ましくは、粉末粒子の数に基づき、二酸化ケイ素粉末の粉末粒子の少なくとも９５％は、１００ｎｍ未満、例えば１０〜１００ｎｍまたは１５〜１００ｎｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する。
【００９３】
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、１〜７μｍの範囲、例えば２〜６μｍの範囲または３〜５μｍの範囲、特に好ましくは３．５〜４．５μｍの範囲の粒子径Ｄ１０を有する。好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、６〜１５μｍの範囲、例えば７〜１３μｍの範囲または８〜１１μｍの範囲、特に好ましくは８．５〜１０．５μｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する。好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、１０〜４０μｍの範囲、例えば１５〜３５μｍの範囲、特に好ましくは２０〜３０μｍの範囲の粒子径Ｄ９０を有する。
【００９４】
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、２０〜６０ｍ２／ｇの範囲、例えば２５〜５５ｍ２／ｇ、または３０〜５０ｍ２／ｇ、特に好ましくは２０〜４０ｍ２／ｇの比表面積（ＢＥＴ表面積）を有する。ＢＥＴ表面積は、測定する表面におけるガス吸着に基づくＤＩＮ  ６６１３２により、ブルナウアー（Ｂｒｕｎａｕｅｒ）、エメット（Ｅｍｍｅｔ）、およびテラー（Ｔｅｌｌｅｒ）（ＢＥＴ）のメソッドに従って決定される。
【００９５】
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、７未満、例えば３〜６．５または３．５〜６または４〜５．５の範囲、特に好ましくは４．５〜５の範囲のｐＨ値を有する。ｐＨ値は、単一ロッド測定電極（水中に４％の二酸化ケイ素粉末）により決定することができる。
【００９６】
二酸化ケイ素粉末は、好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．またはａ．／ｂ．／ｆ．またはａ．／ｂ．／ｇ．、さらに好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．／ｆ．またはａ．／ｂ．／ｃ．／ｇ．またはａ．／ｂ．／ｆ．／ｇ．、特に好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．／ｆ．／ｇ．を有する。
【００９７】
二酸化ケイ素粉末は、好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、炭素含有量は、４０ｐｐｍ未満である。
【００９８】
二酸化ケイ素粉末は、好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｆ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、アルミニウムとは異なる金属の総含有量は、１ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲である。
【００９９】
二酸化ケイ素粉末は、好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｇ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、粉末粒子の少なくとも７０重量％は、２０〜１００ｎｍ未満の範囲の一次粒子径を有する。
【０１００】
二酸化ケイ素粉末は、好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．／ｆ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、炭素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、アルミニウムとは異なる金属の総含有量は、１ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲である。
【０１０１】
二酸化ケイ素粉末は、好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．／ｇ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、炭素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、粉末粒子の少なくとも７０重量％は、２０〜１００ｎｍ未満の範囲の一次粒子径を有する。
【０１０２】
二酸化ケイ素粉末は、好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｆ．／ｇ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、アルミニウムとは異なる金属の総含有量は、１ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲であり、粉末粒子の少なくとも７０重量％は、２０〜１００ｎｍ未満の範囲の一次粒子径を有する。
【０１０３】
二酸化ケイ素粉末は、好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．／ｆ．／ｇ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、炭素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、アルミニウムとは異なる金属の総含有量は、１ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲であり、粉末粒子の少なくとも７０重量％は、２０〜１００ｎｍ未満の範囲の一次粒子径を有する。
【０１０４】
ステップＩＩ．
本発明によれば、二酸化ケイ素粉末は、ステップＩＩで二酸化ケイ素造粒体を得るように加工され、二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素粉末より大きい粒径を有する。この目的のため、粒径の増大につながる当業者に公知のいずれのプロセスも好適である。
【０１０５】
二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素粉末の粒径より大きい粒径を有する。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体の粒径は、二酸化ケイ素粉末の粒径の５００〜５０，０００倍、例えば１，０００〜１０，０００倍の大きさ、特に好ましくは２，０００〜８，０００倍の大きさの範囲である。
【０１０６】
好ましくは、各場合に二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、ステップｉ．）で提供される二酸化ケイ素造粒体の少なくとも９０％、例えば少なくとも９５重量％または少なくとも９８重量％、特に好ましくは少なくとも９９重量％以上は、高熱法により生成された二酸化ケイ素粉末から構成される。
【０１０７】
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、用いられる二酸化ケイ素造粒体は、以下の特徴、
Ａ）５００ｐｐｍ未満、好ましくは４００ｐｐｍ未満、例えば３００ｐｐｍ未満もしくは２００ｐｐｍ未満、特に好ましくは１００ｐｐｍ未満、または１ｐｐｂ〜５００ｐｐｍもしくは１ｐｐｂ〜３００ｐｐｍの範囲、特に好ましくは１ｐｐｂ〜１００ｐｐｍの塩素含有量、
Ｂ）２００ｐｐｂ未満、例えば１５０ｐｐｂ未満または１００ｐｐｂ未満または１〜１５０ｐｐｂまたは１〜１００ｐｐｂ、特に好ましくは１〜８０ｐｐｂの範囲のアルミニウム含有量、
Ｃ）２０ｍ２／ｇ〜５０ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積、および
Ｄ）０．１〜２．５ｍＬ／ｇの範囲、例えば０．１５〜１．５ｍＬ／ｇの範囲、特に好ましくは０．２〜０．８ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、
Ｅ）０．５〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．６〜１．１ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．７〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
Ｆ）０．７〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
Ｇ）５０〜５００μｍの範囲の平均粒子径、
Ｈ）５０ｐｐｍ未満の炭素含有量、
Ｉ）２３〜２６°の範囲の安息角、
Ｊ）５０〜１５０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ１０、
Ｋ）１５０〜３００μｍの範囲の粒子径分布Ｄ５０、
Ｌ）２５０〜６２０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ９０、
を有し、
ｐｐｍおよびｐｐｂは、それぞれ二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づく。
【０１０８】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体の顆粒は、球状のモルホロジーを有する。球状のモルホロジーは、粒子の円形または長円形の形状を意味する。二酸化ケイ素造粒体の顆粒は、好ましくは０．７〜１．３ＳＰＨＴ３の範囲の平均真球度、例えば０．８〜１．２ＳＰＨＴ３の範囲の平均真球度、特に好ましくは０．８５〜１．１ＳＰＨＴ３の範囲の平均真球度を有する。特徴ＳＰＨＴ３は、試験法の中で説明される。
【０１０９】
さらに、二酸化ケイ素造粒体の顆粒は、好ましくは０．７〜１．３Ｓｙｍｍ３の範囲の平均対称性、例えば０．８〜１．２Ｓｙｍｍ３の範囲の平均対称性、特に好ましくは０．８５〜１．１Ｓｙｍｍ３の範囲の平均対称性を有する。平均対称性Ｓｙｍｍ３の特徴は、試験法の中で説明される。
【０１１０】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、各場合に二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、１０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。しかしながら、しばしば二酸化ケイ素造粒体は、少なくとも１ｐｐｂの、アルミニウムとは異なる金属の含有量を有する。しばしば、二酸化ケイ素造粒体は、各場合に二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、１ｐｐｍ未満、好ましくは４０〜９００ｐｐｂの範囲、例えば５０〜７００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは６０〜５００ｐｐｂの範囲の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。このような金属は、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ゲルマニウム、銅、モリブデン、チタン、鉄、およびクロムである。これらは、例えば元素として、イオンとして、または分子もしくはイオンもしくは錯体の一部として存在してもよい。
【０１１１】
二酸化ケイ素造粒体は、例えば分子、イオン、または元素の形でさらなる構成要素を含んでもよい。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、各場合に二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、５００ｐｐｍ未満、例えば３００ｐｐｍ未満、特に好ましくは１００ｐｐｍ未満のさらなる構成要素を含む。しばしば、少なくとも１ｐｐｂのさらなる構成要素が含まれる。さらなる構成要素は、具体的には、炭素、フッ化物、ヨウ化物、臭化物、リン、またはこれらの少なくとも２つの混合物からなる群から選択することができる。
【０１１２】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、各場合に二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、１０ｐｐｍ未満、例えば８ｐｐｍ未満または５ｐｐｍ未満、特に好ましくは４ｐｐｍ未満の炭素を含む。しばしば、少なくとも１ｐｐｂの炭素が二酸化ケイ素造粒体中に含まれる。
【０１１３】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、各場合に二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、１００ｐｐｍ未満、例えば８０ｐｐｍ未満、特に好ましくは７０ｐｐｍ未満のさらなる構成要素を含む。しかしながら、しばしば少なくとも１ｐｐｂのさらなる構成要素が含まれる。
【０１１４】
好ましくは、ステップＩＩ．は、以下のステップ、
ＩＩ．１．液体を提供するステップ、
ＩＩ．２．スラリーを得るために二酸化ケイ素粉末を液体と混合するステップ、
ＩＩ．３．スラリーを造粒する、好ましくは噴霧乾燥するステップ
を含む。
【０１１５】
本発明の文脈では、液体は、１０１３ｈＰａの圧力および２０℃の温度において液状である材料または材料の混合物を意味する。
【０１１６】
「スラリー」は、本発明の文脈では、少なくとも２つの材料の混合物を意味し、混合物は、一般的な条件下で考察する場合、少なくとも１つの液体および少なくとも１つの固体を含む。
【０１１７】
好適な液体は全て、当業者に公知であり、本用途のために好適と思われる材料および材料の混合物である。好ましくは、液体は、有機液体と水とからなる群から選択される。好ましくは、液体中の二酸化ケイ素粉末の溶解度は、０．５ｇ／Ｌ未満、好ましくは０．２５ｇ／Ｌ未満、特に好ましくは０．１ｇ／Ｌ未満であり、ｇ／Ｌは、それぞれ液体１リットル当たりのｇ二酸化ケイ素粉末として与えられている。
【０１１８】
好ましい好適な液体は、極性溶媒である。これらは、有機液体または水でよい。好ましくは、液体は、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、およびこれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される。特に好ましくは、液体は、水である。特に好ましくは、液体は、蒸留水または脱イオン水を含む。
【０１１９】
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、スラリーを得るように加工される。二酸化ケイ素粉末は、室温では事実上液体に不溶性であるが、高い重量割合で液体内に導入してスラリーを得ることができる。
【０１２０】
二酸化ケイ素粉末および液体は、任意の様式で混合されてよい。例えば、二酸化ケイ素粉末を液体に添加してもよく、液体を二酸化ケイ素粉末に添加してもよい。混合物は、添加中または添加後に撹拌されてもよい。特に好ましくは、混合物は、添加中および添加後に撹拌される。撹拌の例は、振り混ぜおよびかき混ぜ、または両者の組み合わせである。好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、かき混ぜ下で液体に添加することができる。さらに、好ましくは、二酸化ケイ素粉末の一部分は、液体に添加することができ、このようにして得られた混合物は、撹拌され、その後混合物は、二酸化ケイ素粉末の残りの部分と混合される。同様に、液体の一部分を二酸化ケイ素粉末に添加することができ、このようにして得られた混合物は、撹拌され、その後混合物は、液体の残りの部分と混合される。
【０１２１】
二酸化ケイ素粉末と液体を混合することにより、スラリーが得られる。好ましくは、スラリーは、二酸化ケイ素粉末が液体中に均一に分布した懸濁液である。「均一」とは、各位置におけるスラリーの密度および組成が、各場合にスラリーの総量に基づき、平均密度および平均組成から１０％を超えて外れないことを意味する。液体中の二酸化ケイ素粉末の均一分布は、上述の撹拌により調製されてもよく、もしくは得られてもよく、またはその両方であってもよい。
【０１２２】
好ましくは、スラリーは、１０００〜２０００ｇ／Ｌの範囲、例えば１２００〜１９００ｇ／Ｌまたは１３００〜１８００ｇ／Ｌの範囲、特に好ましくは１４００〜１７００ｇ／Ｌの範囲の１リットル当たりの重量を有する。１リットル当たりの重量は、容積校正された容器の重さを量ることにより測定される。
【０１２３】
好ましい実施形態によれば、以下の特徴、
ａ．）スラリーは、プラスチック表面と接触した状態で輸送される、
ｂ．）スラリーは、せん断される、
ｃ．）スラリーは、０℃超、好ましくは５〜３５℃の範囲の温度を有する、
ｄ．）スラリーは、７のｐＨ値において０〜−１００ｍＡの範囲、例えば−２０〜−６０ｍＡ、特に好ましくは−３０〜−４５ｍＡのゼータ電位を有する、
ｅ．）スラリーは、７以上、例えば７超の範囲のｐＨ値、または７．５〜１３もしくは８〜１１、特に好ましくは８．５〜１０の範囲のｐＨ値を有する、
ｆ．）スラリーは、７未満、例えば１〜５の範囲または２〜４の範囲、特に好ましくは３〜３．５の範囲の等電点を有する、
ｇ．）スラリーは、各場合にスラリーの総重量に基づき、少なくとも４０重量％、例えば５０〜８０重量％の範囲、または５５〜７５重量％の範囲、特に好ましくは６０〜７０重量％の範囲の固形物量を有する、
ｈ．）スラリーは、ＤＩＮ  ５３０１９−１（５ｒｐｍ、３０重量％）に従って、５００〜２０００ｍＰａｓの範囲、例えば６００〜１７００ｍＰａｓの範囲、特に好ましくは１０００〜１６００ｍＰａｓの範囲の粘度を有する、
ｉ．）スラリーは、ＤＩＮ  ＳＰＥＣ  ９１１４３−２（水中で３０重量％、２３℃、５ｒｐｍ／５０ｒｐｍ）に従って、３〜６の範囲、例えば３．５〜５の範囲、特に好ましくは４．０〜４．５の範囲のチキソトロピーを有する、
ｊ．）スラリー中の二酸化ケイ素粒子は、ＤＩＮ  ＩＳＯ  １３３２０−１に従って、４重量％スラリー中において、１００〜５００ｎｍの範囲、例えば２００〜３００ｎｍの範囲の懸濁液中の平均粒子径を有する
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つまたは少なくとも３つまたは少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つが、スラリーに当てはまる。
【０１２４】
好ましくは、４重量％水性スラリー中の二酸化ケイ素粒子は、５０〜２５０ｎｍの範囲、特に好ましくは１００〜１５０ｎｍの範囲の粒子径Ｄ１０を有する。好ましくは、４重量％水性スラリー中の二酸化ケイ素粒子は、１００〜４００ｎｍの範囲、特に好ましくは２００〜２５０ｎｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する。好ましくは、４重量％水性スラリー中の二酸化ケイ素粒子は、２００〜６００ｎｍの範囲、特に好ましくは３５０〜４００ｎｍの範囲の粒子径Ｄ９０を有する。粒子径は、ＤＩＮ  ＩＳＯ  １３３２０−１に従って測定される。
【０１２５】
「等電点」は、ゼータ電位が値０をとるｐＨ値を意味する。ゼータ電位は、ＩＳＯ  １３０９９−２：２０１２に従って測定される。
【０１２６】
好ましくは、スラリーのｐＨ値は、上記の範囲の値に設定される。好ましくは、ｐＨ値は、スラリーにＮａＯＨまたはＮＨ３などの材料を例えば水溶液として添加することにより、設定することができる。このプロセスの間、スラリーは、しばしば撹拌される。
【０１２７】
造粒
二酸化ケイ素造粒体は、造粒により二酸化ケイ素粉末から得られる。造粒は、粉末粒子の顆粒への変換を意味する。造粒中、「二酸化ケイ素顆粒」と呼ばれるより大きい凝集体は、複数の二酸化ケイ素粉末粒子の凝集により形成される。これらは、しばしば「二酸化ケイ素粒子」、「二酸化ケイ素造粒体粒子」、または「造粒体粒子」とも呼ばれる。集合として、顆粒は、造粒体を構成し、例えば二酸化ケイ素顆粒は、「二酸化ケイ素造粒体」を構成する。
【０１２８】
現在の場合、当業者に公知であり、二酸化ケイ素粉末の造粒のために好適であると当業者に思われる任意の造粒プロセスを、原則として選択することができる。造粒プロセスは、凝集造粒プロセスまたはプレス造粒プロセスとして分類し、湿式造粒プロセスおよび乾式造粒プロセスとしてさらに分類することができる。公知のメソッドは、造粒プレートにおけるロール式造粒、噴霧造粒、遠心粉砕、流動層造粒、造粒ミルを用いる造粒プロセス、圧縮、ロールプレス、ブリケッティング、スキャビング、または押出成形である。
【０１２９】
噴霧乾燥
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体は、スラリーの噴霧造粒により得られる。噴霧造粒は、噴霧乾燥としても知られる。
【０１３０】
噴霧乾燥は、好ましくは噴霧塔で行われる。噴霧乾燥のために、スラリーは、好ましくは高温の加圧下に置かれる。次いで、加圧されたスラリーは、ノズルを介して減圧され、このようにして噴霧塔内に噴霧される。その後、液滴が形成され、液滴は、瞬間的に乾燥し、まず乾燥微小粒子（「核」）を形成する。微小粒子は、粒子に適用されるガス流と共に、流動層を形成する。このようにして、微小粒子は、浮遊状態に維持され、したがってさらなる液滴を乾燥させるための表面を形成することができる。
【０１３１】
それを通じてスラリーが噴霧塔内に噴霧されるノズルは、好ましくは噴霧塔の内部への入口を形成する。
【０１３２】
ノズルは、好ましくは噴霧中、スラリーとの接触面を有する。「接触面」は、噴霧中にスラリーと接触するノズルの領域を意味する。しばしば、ノズルの少なくとも一部は、それを通じてスラリーが噴霧中に案内される管として形成され、したがって中空管の内側は、スラリーと接触する。
【０１３３】
接触面は、好ましくはガラス、プラスチック、またはこれらの組み合わせを含む。好ましくは、接触面は、ガラス、特に好ましくは石英ガラスを含む。好ましくは、接触面は、プラスチックを含む。原則として、プロセス温度で安定であり、いずれの異種原子もスラリーに渡さない当業者に公知の全てのプラスチックが、好適である。好ましいプラスチックは、ポリオレフィン、例えば少なくとも１つのオレフィンを含むホモポリマーまたはコポリマー、特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、またはこれらの２つ以上の組み合わせを含むホモポリマーまたはコポリマーである。好ましくは、接触面は、例えば石英ガラスおよびポリオレフィンからなる群から選択され、特に好ましくは石英ガラスおよびポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、またはこれらの２つ以上の組み合わせを含むホモポリマーまたはコポリマーからなる群から選択される、ガラス、プラスチック、またはこれらの組み合わせ製である。好ましくは、接触面は、金属、特にタングステン、チタン、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、バナジウム、ジルコニウム、およびマンガンを含まない。
【０１３４】
接触面とノズルのさらなる部分とが同じ材料または異なる材料製であることが、原則として可能である。好ましくは、ノズルのさらなる部分は、接触面と同じ材料を含む。同様に、ノズルのさらなる部分が接触面とは異なる材料を含むことが、可能である。例えば、接触面は、好適な材料、例えばガラスまたはプラスチックで被覆されてもよい。
【０１３５】
好ましくは、ノズルは、ノズルの総重量に基づき、７０重量％超、例えば７５重量％超または８０重量％超または８５重量％超または９０重量％超または９５重量％超、特に好ましくは９９重量％超、ガラス、プラスチック、またはガラスおよびプラスチックの組み合わせからなる群から選択される品目製である。
【０１３６】
好ましくは、ノズルは、ノズルプレートを含む。ノズルプレートは、好ましくはガラス、プラスチック、またはガラスおよびプラスチックの組み合わせ製である。好ましくは、ノズルプレートは、ガラス、特に好ましくは石英ガラス製である。好ましくは、ノズルプレートは、プラスチック製である。好ましいプラスチックは、ポリオレフィン、例えば少なくとも１つのオレフィンを含むホモポリマーまたはコポリマー、特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、またはこれらの２つ以上の組み合わせを含むホモポリマーまたはコポリマーである。好ましくは、ノズルプレートは、金属、特にタングステン、チタン、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、バナジウム、ジルコニウム、およびマンガンを含まない。
【０１３７】
好ましくは、ノズルは、スクリューツイスターを含む。スクリューツイスターは、好ましくはガラス、プラスチック、またはガラスおよびプラスチックの組み合わせ製である。好ましくは、スクリューツイスターは、ガラス、特に好ましくは石英ガラス製である。好ましくは、スクリューツイスターは、プラスチック製である。好ましいプラスチックは、ポリオレフィン、例えば少なくとも１つのオレフィンを含むホモポリマーまたはコポリマー、特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、またはこれらの２つ以上の組み合わせを含むホモポリマーまたはコポリマーである。好ましくは、スクリューツイスターは、金属、特にタングステン、チタン、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、バナジウム、ジルコニウム、およびマンガンを含まない。
【０１３８】
さらに、ノズルは、さらなる構成要素を含んでもよい。好ましいさらなる構成要素は、ノズル本体、特に好ましいのはスクリューツイスターおよびノズルプレートを取り囲むノズル本体である、横材、ならびにバッフルである。好ましくは、ノズルは、さらなる構成要素の１つ以上、特に好ましくは全てを含む。さらなる構成要素は、互いから独立して、当業者に公知であり、この目的用に好適である原則として任意の材料、例えば金属を含む材料、ガラス、またはプラスチック製でよい。好ましくは、ノズル本体は、ガラス、特に好ましくは石英ガラス製である。好ましくは、さらなる構成要素は、プラスチック製である。好ましいプラスチックは、ポリオレフィン、例えば少なくとも１つのオレフィンを含むホモポリマーまたはコポリマー、特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、またはこれらの２つ以上の組み合わせを含むホモポリマーまたはコポリマーである。好ましくは、さらなる構成要素は、金属、特にタングステン、チタン、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、バナジウム、ジルコニウム、およびマンガンを含まない。
【０１３９】
好ましくは、噴霧塔は、ガス入口およびガス出口を含む。ガス入口を通じて、ガスを噴霧塔の内部に導入することができ、ガス出口を通じて、ガスを排出することができる。ガスをノズルを介して噴霧塔内に導入することも可能である。同様に、ガスは、噴霧塔の出口を介して排出することができる。さらに、ガスは、好ましくはノズルと噴霧塔のガス入口とを介して導入し、噴霧塔の出口と噴霧塔のガス出口とを介して排出することができる。
【０１４０】
好ましくは、噴霧塔の内部には、空気、不活性ガス、少なくとも２つの不活性ガス、または空気と少なくとも１つの不活性ガスとの組み合わせから選択される雰囲気が、好ましくは空気と少なくとも２つの不活性ガスとの組み合わせが、存在する。不活性ガスは、好ましくは窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、およびキセノンからなるリストから選択される。例えば、噴霧塔の内部には、空気、窒素、またはアルゴンが、特に好ましくは空気が、存在する。
【０１４１】
さらに好ましくは、噴霧塔内に存在する雰囲気は、ガス流の一部である。ガス流は、好ましくはガス入口を介して噴霧塔内に導入され、ガス出口を介して排出される。ガス流の一部をノズルを介して導入し、ガス流の一部を固形物出口を介して排出することも、可能である。ガス流は、噴霧塔内でさらなる構成要素を引き受けてもよい。これらは、噴霧乾燥中にスラリーから来て、ガス流に移動することができる。
【０１４２】
好ましくは、乾燥ガス流が、噴霧塔内に供給される。乾燥ガス流は、噴霧塔内で設定された温度で凝縮点未満の相対湿度を有するガスまたは混合ガスを意味する。１００％の相対空気湿度は、２０℃における１７．５ｇ／ｍ３の含水量に対応する。ガスは、好ましくは１５０〜４５０℃の範囲、例えば２００〜４２０℃または３００〜４００℃、特に好ましくは３５０〜４００℃の温度に予備加温される。
【０１４３】
噴霧塔の内部は、好ましくは温度制御可能である。好ましくは、噴霧塔の内部の温度は、最大５５０℃、例えば３００〜５００℃、特に好ましくは３５０〜４５０℃の値を有する。
【０１４４】
ガス流は、好ましくは、ガス入口において１５０〜４５０℃の範囲、例えば２００〜４２０℃または３００〜４００℃、特に好ましくは３５０〜４００℃の温度を有する。
【０１４５】
固形物出口、ガス出口、またはその両方の位置で排出されるガス流は、好ましくは１７０℃未満、例えば５０〜１５０℃、特に好ましくは１００〜１３０℃の温度を有する。
【０１４６】
さらに、導入時のガス流と排斥時のガス流との間の温度差は、好ましくは１００〜３３０℃の範囲、例えば１５０〜３００℃である。
【０１４７】
このようにして得られた二酸化ケイ素顆粒は、二酸化ケイ素粉末の個々の粒子の凝集体として存在する。二酸化ケイ素粉末の個々の粒子は、凝集体中で引き続き認識可能である。二酸化ケイ素粉末の粒子の平均粒子径は、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲、例えば２０〜５００ｎｍもしくは３０〜２５０ｎｍもしくは３５〜２００ｎｍもしくは４０〜１５０ｎｍの範囲、または特に好ましくは５０〜１００ｎｍの範囲である。これらの粒子の平均粒子径は、ＤＩＮ  ＩＳＯ  １３３２０−１に従って測定される。
【０１４８】
噴霧乾燥は、助剤の存在下で行われてもよい。原則として、当業者に公知であり、本用途のために好適と思われる全ての材料を助剤として用いることができる。補助材料としては、例えば、いわゆる結合剤を考慮に入れることができる。好適な結合材料の例は、酸化カルシウムなどの金属酸化物、炭酸カルシウムなどの金属カーボネート、ならびにセルロース、セルロースエーテル、澱粉、および澱粉誘導体などのポリサッカライドである。
【０１４９】
特に好ましくは、噴霧乾燥は、本発明の文脈では助剤なしに行われる。
【０１５０】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体を噴霧塔から取り除く前、その後、またはその前および後に、その一部分が分離除去される。分離除去については、当業者に公知であり、好適と思われる全てのプロセスを考慮に入れることができる。好ましくは、分離除去は、スクリーニングまたは篩い分けにより行われる。
【０１５１】
好ましくは、噴霧乾燥により形成された二酸化ケイ素造粒体を噴霧塔から取り除く前に、５０μｍ未満の粒子径、例えば７０μｍ未満の粒子径、特に好ましくは９０μｍ未満の粒子径を有する粒子が、スクリーニングにより分離除去される。スクリーニングは、好ましくはサイクロン配置を使用して行われ、サイクロン配置は、好ましくは噴霧塔の下部領域に、特に好ましくは噴霧塔の出口の上方に配置される。
【０１５２】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体を噴霧塔から取り除いた後に、１０００μｍ超の粒子径、例えば７００μｍ超の粒子径、特に好ましくは５００μｍ超の粒子径を有する粒子が、篩い分けにより分離除去される。粒子の篩い分けは、原則として、当業者に公知であり、この目的用に好適である全てのプロセスにより行うことができる。好ましくは、篩い分けは、振動シュートを使用して行われる。
【０１５３】
好ましい実施形態によれば、噴霧塔に入るノズルを通じたスラリーの噴霧乾燥は、以下の特徴、
ａ］噴霧塔内における噴霧造粒、
ｂ］４０ｂａｒ以下、例えば１．３〜２０ｂａｒ、１．５〜１８ｂａｒもしくは２〜１５ｂａｒもしくは４〜１３ｂａｒの範囲、または特に好ましくは５〜１２ｂａｒの範囲の、ノズルにおけるスラリーの圧力の存在。ここで、圧力は絶対値で示されている（ｐ＝０ｈＰａと比較して）、
ｃ］１０〜５０℃の範囲、好ましくは１５〜３０℃の範囲、特に好ましくは１８〜２５℃の範囲の、噴霧塔内に進入時の液滴の温度。
ｄ］１００〜４５０℃の範囲、例えば２５０〜４４０℃の範囲、特に好ましくは３５０〜４３０℃の、噴霧塔に向かって方向付けられたノズルの側部の温度、
ｅ］０．０５〜１ｍ３／ｈの範囲、例えば０．１〜０．７ｍ３／ｈまたは０．２〜０．５ｍ３／ｈの範囲、特に好ましくは０．２５〜０．４ｍ３／ｈの範囲の、ノズルを通過するスラリーのスループット、
ｆ］各場合にスラリーの総重量に基づき、少なくとも４０重量％、例えば５０〜８０重量％の範囲、または５５〜７５重量％の範囲、特に好ましくは６０〜７０重量％の範囲の、スラリーの固形物量、
ｇ］１０〜１００ｋｇ／分の範囲、例えば２０〜８０ｋｇ／分または３０〜７０ｋｇ／分の範囲、特に好ましくは４０〜６０ｋｇ／分の範囲の、噴霧塔に入るガス流入、
ｈ］１００〜４５０℃の範囲、例えば２５０〜４４０℃の範囲、特に好ましくは３５０〜４３０℃の、噴霧塔内に進入時のガス流の温度、
ｉ］１７０℃未満の、噴霧塔から退出するときのガス流の温度、
ｊ］ガスは、空気、窒素、およびヘリウム、またはこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択され、好ましくは空気である、
ｋ］各場合に噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、５重量％未満、例えば３重量％未満もしくは１重量％未満または０．０１〜０．５重量％の範囲、特に好ましくは０．１〜０．３重量％の範囲の、噴霧塔から取り除く時の造粒体の残留水分量、
ｌ］噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、噴霧造粒体の少なくとも５０重量％が、１〜１００ｓの範囲の、例えば１０〜８０ｓの期間の、特に好ましくは２５〜７０ｓの期間にわたる、飛行時間を完了する、
ｍ］噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、噴霧造粒体の少なくとも５０重量％が、２０ｍ超、例えば３０超もしくは５０超もしくは７０超もしくは１００超もしくは１５０超もしくは２００超または２０〜２００ｍもしくは１０〜１５０もしくは２０〜１００の範囲、特に好ましくは３０〜８０ｍの範囲の飛行経路をカバーする。
ｎ］噴霧塔は、円筒状の幾何形状を有する、
ｏ］１０ｍ超、例えば１５ｍ超もしくは２０ｍ超もしくは２５ｍ超もしくは３０ｍ超または１０〜２５ｍの範囲、特に好ましくは１５〜２０ｍの範囲の噴霧塔の高さ、
ｐ］造粒体を噴霧塔から取り除く前に、９０μｍ未満のサイズを有する粒子をスクリーニングにより排除する、
ｑ］好ましくは振動シュートで造粒体を噴霧塔から取り除いた後に、５００μｍ超のサイズを有する粒子を篩い分けにより排除する、
ｒ］スラリーの液滴のノズルからの退出は、垂直線から３０〜６０度の角度で、特に好ましくは垂直線から４５度の角度で発生する
のうちの少なくとも１つ、例えば２つまたは３つ、特に好ましくは全てにより特徴付けられる。
【０１５４】
垂直線は、重力ベクトルの方向を意味する。
【０１５５】
飛行経路は、顆粒を形成するように噴霧塔のガスチャンバ内のノズルを退出してから、飛行および落下の活動の完了までに、スラリーの液滴がカバーする経路を意味する。飛行および落下の活動は、頻繁に、顆粒が噴霧塔衝突の床と衝突するか、または顆粒が噴霧塔の床上にすでに存在する他の顆粒と衝突するかの、いずれか最初に発生する方により終了する。
【０１５６】
飛行時間は、顆粒が噴霧塔内の飛行経路をカバーするために必要とされる期間である。好ましくは、ダイ顆粒は、噴霧塔内でらせん状の飛行経路を有する。
【０１５７】
好ましくは、噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、噴霧造粒体の少なくとも６０重量％が、２０ｍ超、例えば３０超もしくは５０超もしくは７０超もしくは１００超もしくは１５０超もしくは２００超または２０〜２００ｍもしくは１０〜１５０もしくは２０〜１００の範囲、特に好ましくは３０〜８０ｍの範囲の平均飛行経路をカバーする。
【０１５８】
好ましくは、噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、噴霧造粒体の少なくとも７０重量％が、２０ｍ超、例えば３０超もしくは５０超もしくは７０超もしくは１００超もしくは１５０超もしくは２００超または２０〜２００ｍもしくは１０〜１５０もしくは２０〜１００の範囲、特に好ましくは３０〜８０ｍの範囲の平均飛行経路をカバーする。
【０１５９】
好ましくは、噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、噴霧造粒体の少なくとも８０重量％が、２０ｍ超、例えば３０超もしくは５０超もしくは７０超もしくは１００超もしくは１５０超もしくは２００超または２０〜２００ｍもしくは１０〜１５０もしくは２０〜１００の範囲、特に好ましくは３０〜８０ｍの範囲の平均飛行経路をカバーする。
【０１６０】
好ましくは、噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、噴霧造粒体の少なくとも９０重量％が、２０ｍ超、例えば３０超もしくは５０超もしくは７０超もしくは１００超もしくは１５０超もしくは２００超または２０〜２００ｍもしくは１０〜１５０もしくは２０〜１００の範囲、特に好ましくは３０〜８０ｍの範囲の平均飛行経路をカバーする。
【０１６１】
ロール式造粒
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体は、スラリーのロール式造粒により得られる。
【０１６２】
ロール式造粒は、高温のガスの存在下でスラリーをかき混ぜることにより行われる。好ましくは、ロール式造粒は、かき混ぜ用具を備えたかき混ぜ容器内で行われる。好ましくは、かき混ぜ容器は、かき混ぜ用具とは反対方向に回転する。好ましくは、かき混ぜ容器は、それを通じて二酸化ケイ素粉末をかき混ぜ容器内に導入することができる入口、それを通じて二酸化ケイ素造粒体を取り除くことができる出口、ガス入口、およびガス出口を追加的に含む。
【０１６３】
スラリーをかき混ぜるために、好ましくはピン型かき混ぜ用具が使用される。ピン型かき混ぜ用具は、かき混ぜ用具の回転軸と同軸の長手方向軸を有する複数の細長ピンを備えたかき混ぜ用具を意味する。ピンの軌道は、好ましくは回転軸を中心とする同軸の円を描く。
【０１６４】
好ましくは、スラリーは、７未満のｐＨ値、例えば２〜６．５の範囲のｐＨ値、特に好ましくは４〜６の範囲のｐＨ値に設定される。ｐＨ値を設定するために、好ましくは無機酸、例えば塩酸、硫酸、硝酸、およびリン酸からなる群から選択される酸、特に好ましくは塩酸が、使用される。
【０１６５】
好ましくは、かき混ぜ容器内には、空気、不活性ガス、少なくとも２つの不活性ガス、または空気と少なくとも１つの不活性ガスとの組み合わせから選択される雰囲気が、好ましくは２つの不活性ガスが、存在する。不活性ガスは、好ましくは窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、およびキセノンからなるリストから選択される。例えば、空気、窒素、またはアルゴン、特に好ましくは空気が、かき混ぜ容器内に存在する。
【０１６６】
さらに、好ましくは、かき混ぜ容器内に存在する雰囲気は、ガス流の一部である。ガス流は、好ましくはガス入口を介してかき混ぜ容器内に導入され、ガス出口を介して排出される。ガス流は、かき混ぜ容器内でさらなる構成要素を引き受けてもよい。これらは、ロール式造粒においてスラリーから生じ、ガス流内に移動することができる。
【０１６７】
好ましくは、乾燥ガス流が、かき混ぜ容器内に供給される。乾燥ガス流は、かき混ぜ容器内で設定された温度で凝縮点未満の相対湿度を有するガスまたは混合ガスを意味する。ガスは、好ましくは５０〜３００℃の範囲、例えば８０〜２５０℃、特に好ましくは１００〜２００℃の温度に予備加温される。
【０１６８】
好ましくは、用いるスラリー１ｋｇにつき、１時間当たり１０〜１５０ｍ３のガス、例えば１時間当たり２０〜１００ｍ３のガス、特に好ましくは１時間当たり３０〜７０ｍ３のガスが、かき混ぜ容器内に導入される。
【０１６９】
混合中、スラリーは、ガス流により乾燥されて二酸化ケイ素顆粒を形成する。形成された造粒体は、かき混ぜ容器から取り除かれる。
【０１７０】
好ましくは、取り除かれた造粒体は、さらに乾燥される。好ましくは、乾燥は、例えば回転炉内で、連続的に行われる。乾燥のための好ましい温度は、８０〜２５０℃の範囲、例えば１００〜２００℃の範囲、特に好ましくは１２０〜１８０℃の範囲である。
【０１７１】
本発明の文脈では、方法に関して連続的とは、方法を連続的に作動させることができることを意味する。これは、方法に伴う材料の導入および取り除きを、方法が実行されている間継続的に行うことができることを意味する。このために方法を中断する必要はない。
【０１７２】
例えば「連続炉」に関して、物体の属性としての連続的とは、物体の中で行われる方法または物体の中で行われる方法ステップが連続的に行われ得るように、この物体が構成されていることを意味する。
【０１７３】
ロール式造粒から得られた造粒体は、篩い分けされてもよい。篩い分けは、乾燥の前または後に行うことができる。好ましくは、造粒体は、乾燥前に篩い分けされる。好ましくは、５０μｍ未満の粒子径、例えば８０μｍ未満の粒子径、特に好ましくは１００μｍ未満の粒子径を有する顆粒が、篩い分けにより排除される。さらに、好ましくは、９００μｍ超の粒子径、例えば７００μｍ超の粒子径、特に好ましくは５００μｍ超の粒子径を有する顆粒が、篩い分けにより排除される。より大きい粒子の篩い分けによる排除は、原則として、当業者に公知であり、この目的用に好適である任意のプロセスにより行うことができる。好ましくは、より大きい粒子の篩い分けによる排除は、振動シュートにより行われる。
【０１７４】
好ましい実施形態によれば、ロール式造粒は、以下の特徴、
［ａ］造粒は、回転するかき混ぜ容器内で行われる、
［ｂ］造粒は、１時間当たりかつスラリー１ｋｇ当たり１０〜１５０ｋｇのガスのガス流内で行われる、
［ｃ］導入時のガス温度は、４０〜２００℃である、
［ｄ］１００μｍ未満および５００μｍ超の粒子径を有する顆粒は、篩い分けにより排除される、
［ｅ］形成される顆粒は、１５〜３０重量％の残留水分量を有する、
［ｆ］形成される顆粒は、８０〜２５０℃で、好ましくは連続乾燥管内で、特に好ましくは１重量％未満の残留水分量まで、乾燥される
のうちの少なくとも１つ、例えば２つまたは３つ、特に好ましくは全てにより特徴付けられる。
【０１７５】
好ましくは、造粒、好ましくは噴霧造粒またはロール式造粒により得られた二酸化ケイ素造粒体、二酸化ケイ素造粒体Ｉとも呼ばれる、は、石英ガラス体を得るように加工される前に、処理される。この予備処理は、石英ガラス体を得るための加工を容易にするか、または得られる石英ガラス体の特性に影響を与えるかのいずれかである様々な目的を実現することができる。例えば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、圧縮、精製、表面改質、または乾燥されてもよい。
【０１７６】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩが得られる熱的処理、機械的処理、もしくは化学的処理、または２つ以上の処理の組み合わせに供されてもよい。
【０１７７】
化学的
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、炭素含有量ｗＣ（１）を有する。炭素含有量ｗＣ（１）は、それぞれ二酸化ケイ素造粒体Ｉの総重量に基づき、好ましくは５０ｐｐｍ未満、例えば４０ｐｐｍ未満または３０ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜２０ｐｐｍの範囲である。
【０１７８】
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、少なくとも２つの粒子を含む。好ましくは、少なくとも２つの粒子は、互いに対して相対的な運動を行うことができる。相対運動を引き起こすための手段として、当業者に公知であり、好適であると当業者に思われる原則として全ての手段を考慮に入れることができる。特に好ましいのは、混合である。混合は、原則として、任意の様式で行うことができる。好ましくは、供給炉が、このために選択される。それゆえに、少なくとも２つの粒子は、好ましくは、供給炉内、例えば回転炉内で撹拌されることにより、互いに対して相対的な運動を遂行することができる。
【０１７９】
供給炉は、炉のロードおよびアンロード、いわゆる装入が連続的に行われる炉を意味する。供給炉の例は、回転炉、ロールオーバー式炉、ベルトコンベア炉、コンベア炉、連続プッシャー式炉である。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉの処理のために、回転炉が使用される。
【０１８０】
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩを得るように反応物質で処理される。この処理は、二酸化ケイ素造粒体中の特定の材料の濃度を変えるために行われる。二酸化ケイ素造粒体Ｉは、例えばＯＨ基、炭素含有化合物、遷移金属、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属などの、含有量が低減されるべき不純物または特定の官能性を有してもよい。不純物および官能性は、出発材料に由来してもよく、またはプロセスの過程で導入されてもよい。二酸化ケイ素造粒体Ｉの処理は、様々な目的を果たすことができる。例えば、処理された二酸化ケイ素造粒体Ｉ、すなわち二酸化ケイ素造粒体ＩＩを用いることは、石英ガラス体を得るための二酸化ケイ素造粒体の加工を簡単化することができる。さらに、この選択を用いて、得られる石英ガラス体の特性を調節することができる。例えば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、精製または表面改質されてもよい。二酸化ケイ素造粒体Ｉの処理は、得られる石英ガラス体の特性を改善するために用いることができる。
【０１８１】
好ましくは、ガスまたは複数のガスの組み合わせが、反応物質として好適である。これは、混合ガスとも呼ばれる。原則として、指定の処理に関して公知であり、好適であると思われる当業者に公知の全てのガスを用いることができる。好ましくは、ＨＣｌ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、ＨＣｌＯ４、空気、不活性ガス、例えばＮ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、またはこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択されるガスが、用いられる。好ましくは、この処理は、ガスまたは２つ以上のガスの組み合わせの存在下で行われる。好ましくは、この処理は、ガス向流またはガス並流で行われる。
【０１８２】
好ましくは、反応物質は、ＨＣｌ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｏ２、Ｏ３、またはこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される。好ましくは、上記のガスの２つ以上の混合物が、二酸化ケイ素造粒体Ｉの処理のために使用される。Ｆ、Ｃｌ、またはその両方の存在を通じて、例えば遷移金属、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属などの、不純物として二酸化ケイ素造粒体Ｉ中に含まれる金属を取り除くことができる。これに関連して、上記の金属は、混合ガスの構成要素と共に、プロセス条件下で化合物ガスを得るように変換されてもよく、化合物ガスは、その後抜き出され、したがってもはや造粒体中に存在しない。さらに、好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉ中のＯＨ含有量は、二酸化ケイ素造粒体Ｉをこれらのガスで処理することにより、減少させることができる。
【０１８３】
好ましくは、ＨＣｌとＣｌ２との混合ガスが、反応物質として用いられる。好ましくは、混合ガスは、１〜３０体積％の範囲、例えば２〜１５体積％の範囲、特に好ましくは３〜１０体積％の範囲のＨＣｌ含有量を有する。同様に、混合ガスは、好ましくは２０〜７０体積％の範囲、例えば２５〜６５体積％の範囲、特に好ましくは３０〜６０体積％の範囲のＣｌ２含有量を有する。１００体積％までの残部は、１つ以上の不活性ガス、例えばＮ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、または空気から構成されてよい。好ましくは、反応物質中の不活性ガスの割合は、各場合に反応物質の総体積に基づき、０〜５０体積％未満の範囲、例えば１〜４０体積％または５〜３０体積％の範囲、特に好ましくは１０〜２０体積％の範囲である。
【０１８４】
Ｏ２、Ｃ２Ｆ２、またはこれらとＣｌ２との混合物が、好ましくは、シロキサンから、または複数のシロキサンの混合物から調製された二酸化ケイ素造粒体Ｉを精製するために使用される。
【０１８５】
ガスまたは混合ガスの形の反応物質は、好ましくは５０〜２０００Ｌ／ｈの範囲、例えば１００〜１０００Ｌ／ｈの範囲、特に好ましくは２００〜５００Ｌ／ｈの範囲のスループットを有するガス流またはガス流の一部として、二酸化ケイ素造粒体と接触する。接触の好ましい実施形態は、供給炉内、例えば回転炉内におけるガス流と二酸化ケイ素造粒体との接触である。接触の別の好ましい実施形態は、流動層プロセスである。
【０１８６】
反応物質による二酸化ケイ素造粒体Ｉの処理を通じて、炭素含有量ｗＣ（２）を有する二酸化ケイ素造粒体ＩＩが得られる。それぞれの二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、二酸化ケイ素造粒体ＩＩの炭素含有量ｗＣ（２）は、二酸化ケイ素造粒体Ｉの炭素含有量ｗＣ（１）より少ない。好ましくは、ｗＣ（２）は、ｗＣ（１）より０．５〜９９％、例えば２０〜８０％または５０〜９５％、特に好ましくは６０〜９９％少ない。
【０１８７】
熱的
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、熱的処理もしくは機械的処理、またはこれらの処理の組み合わせに追加的に供される。これらの追加的な処理の１つ以上は、反応物質による処理前または処理中に行うことができる。代替的に、または追加的に、追加的な処理は、二酸化ケイ素造粒体ＩＩに対しても行うことができる。以下では、「二酸化ケイ素造粒体」という用語は、「二酸化ケイ素造粒体Ｉ」および「二酸化ケイ素造粒体ＩＩ」という選択肢を含む。以下に記載の処理を「二酸化ケイ素造粒体Ｉ」に対して、または処理された二酸化ケイ素造粒体Ｉ、「二酸化ケイ素造粒体ＩＩ」に対して行うことも同様に可能である。
【０１８８】
二酸化ケイ素造粒体の処理は、様々な目的を果たすことができる。例えば、この処理は、石英ガラス体を得るための二酸化ケイ素造粒体の加工を容易にする。この処理は、得られるガラス体の特性にも影響を与えてもよい。例えば、二酸化ケイ素造粒体は、圧縮、精製、表面改質、または乾燥されてもよい。これに関連して、比表面積（ＢＥＴ）は、減少し得る。同様に、かさ密度および平均粒子径は、二酸化ケイ素粒子の凝集のため、増大し得る。熱的処理は、動的または静的に行うことができる。
【０１８９】
動的熱的処理の場合、撹拌しながら二酸化ケイ素造粒体を熱的に処理することができる全ての炉が、原則として好適である。動的熱的処理の場合、好ましくは供給炉が使用される。
【０１９０】
動的熱的処理における二酸化ケイ素造粒体の好ましい平均保持時間は、量に依存する。好ましくは、動的熱的処理における二酸化ケイ素造粒体の平均保持時間は、１０〜１８０分の範囲、例えば２０〜１２０分または３０〜９０分の範囲である。特に好ましくは、動的熱的処理における二酸化ケイ素造粒体の平均保持時間は、３０〜９０分の範囲である。
【０１９１】
連続的なプロセスの場合、二酸化ケイ素造粒体の流れの所定部分、例えばグラム、キログラム、またはトンが、保持時間の測定のための試料ロードとして使用される。保持時間の始まりおよび終わりは、連続的な炉作動への導入およびそれからの退出により決定される。
【０１９２】
好ましくは、動的熱的処理のための連続的なプロセスにおける二酸化ケイ素造粒体のスループットは、１〜５０ｋｇ／ｈの範囲、例えば５〜４０ｋｇ／ｈまたは８〜３０ｋｇ／ｈの範囲である。特に好ましくは、スループットは、１０〜２０ｋｇ／ｈの範囲である。
【０１９３】
動的熱的処理のための非連続的なプロセスの場合、処理時間は、炉のロードとその後のアンロードとの間の期間として与えられる。
【０１９４】
動的熱的処理のための非連続的なプロセスの場合、スループットは、１〜５０ｋｇ／ｈの範囲、例えば５〜４０ｋｇ／ｈまたは８〜３０ｋｇ／ｈの範囲である。特に好ましくは、スループットは、１０〜２０ｋｇ／ｈの範囲である。スループットは、１時間に処理される決められた量の試料ロードを使用して、達成することができる。別の実施形態によれば、スループットは、１時間当たりのロード数を通じて達成することができ、単一ロードの重量は、１時間当たりのスループットをロード数で割った値に対応する。この場合、処理時間は、６０分を１時間当たりのロード数で割った値により与えられる、時間の何分の１かに対応する。
【０１９５】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体の動的熱的処理は、少なくとも５００℃、例えば５１０〜１７００℃または５５０〜１５００℃または５８０〜１３００℃の範囲、特に好ましくは６００〜１２００℃の範囲の炉温で行われる。
【０１９６】
通常、炉は、炉チャンバ内の指示温度を有する。好ましくは、この温度は、処理期間全体および炉の全長に基づき、かつ処理中のあらゆる時点および炉内のあらゆる位置において、指示温度から１０％未満だけ上向きまたは下向きに外れる。
【０１９７】
代替的に、特に二酸化ケイ素造粒体の動的熱的処理の連続的なプロセスは、異なる炉温で行われてもよい。例えば、炉は、処理期間にわたって一定の温度を有してもよく、温度は、炉の長さにわたってセクションごとに異なる。このようなセクションは、同じ長さでも、異なる長さでもよい。好ましくは、この場合、温度は、炉の進入口から炉の退出口まで上昇する。好ましくは、進入口における温度は、退出口におけるより少なくとも１００℃低く、例えば１５０℃低く、または２００℃低く、または３００℃低く、または４００℃低い。さらに、好ましくは、進入口における温度は、好ましくは少なくとも５００℃、例えば５１０〜１７００℃、または５５０〜１５００℃、または５８０〜１３００℃の範囲、特に好ましくは６００〜１２００℃の範囲である。さらに、好ましくは、進入口における温度は、好ましくは少なくとも３００℃、例えば４００〜１０００℃または４５０〜９００℃または５００〜８００℃または５５０〜７５０℃、特に好ましくは６００〜７００℃である。さらに、炉進入口において与えられる温度範囲のそれぞれは、炉退出口において与えられる温度範囲のそれぞれと組み合わせることができる。炉進入口温度範囲と炉退出口温度範囲との好ましい組み合わせは、以下のとおりである。
【０１９８】
【表１】
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【０１９９】
二酸化ケイ素造粒体の静的熱的処理のために、炉内に配置された坩堝が、好ましくは使用される。好適な坩堝は、焼結坩堝または金属シート坩堝である。好ましいのは、互いにリベット留めされた複数のシートから作製された圧延金属シート坩堝である。坩堝材料の例は、高融点金属、特にタングステン、モリブデン、およびタンタルである。坩堝は、さらに、黒鉛製でもよく、高融点金属の坩堝の場合、黒鉛箔で内張りされてもよい。さらに、好ましくは、坩堝は、二酸化ケイ素製でもよい。特に好ましくは、二酸化ケイ素坩堝が用いられる。
【０２００】
静的熱的処理における二酸化ケイ素造粒体の平均保持時間は、量に依存する。好ましくは、２０ｋｇ量の二酸化ケイ素造粒体Ｉの静的熱的処理における二酸化ケイ素造粒体の平均保持時間は、１０〜１８０分の範囲、例えば２０〜１２０分の範囲、特に好ましくは３０〜９０分の範囲である。
【０２０１】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体の静的熱的処理は、少なくとも８００℃、例えば９００〜１７００℃または９５０〜１６００℃または１０００〜１５００℃または１０５０〜１４００℃の範囲、特に好ましくは１１００〜１３００℃の範囲の炉温で行われる。
【０２０２】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉの静的熱的処理は、一定の炉温で行われる。静的熱的処理は、変化する炉温で行われてもよい。好ましくは、この場合、温度は、処理中に上昇し、処理開始時における温度は、終了時より少なくとも５０℃低く、例えば７０℃低く、または８０℃低く、または１００℃低く、または１１０℃低く、終了時における温度は、好ましくは少なくとも８００℃、例えば９００〜１７００℃または９５０〜１６００℃または１０００〜１５００℃または１０５０〜１４００℃の範囲、特に好ましくは１１００〜１３００℃の範囲である。
【０２０３】
機械的
さらなる好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、機械的に処理することができる。機械的処理は、かさ密度を増大させるために行われてもよい。機械的処理は、上記の熱的処理と組み合わせてもよい。機械的処理は、二酸化ケイ素造粒体中の凝集体を、したがって二酸化ケイ素造粒体中の個々の処理された二酸化ケイ素顆粒の平均粒子径が大きくなり過ぎることを、防止することができる。凝集体の増大は、さらなる加工を妨害し、もしくは本発明の方法により調製される石英ガラス体の特性に対して不利な影響を有し、または両効果の組み合わせを有し得る。二酸化ケイ素造粒体の機械的処理は、個々の二酸化ケイ素顆粒の表面とガス（複数可）との均一な接触も促進する。これは、特に、１つ以上のガスによる同時発生的な機械的および化学的処理により達成される。このようにして、化学的処理の効果を改善することができる。
【０２０４】
二酸化ケイ素造粒体の機械的処理は、２つ以上の二酸化ケイ素顆粒を互いに対して相対的に動かすことにより、例えば回転炉の管を回転させることにより、行うことができる。
【０２０５】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、化学的、熱的、および機械的に処理される。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉの同時の化学的、熱的、および機械的な処理が、行われる。
【０２０６】
化学的処理では、二酸化ケイ素造粒体Ｉ中の不純物の含有量が、低減される。このために、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、高温の回転炉内で、塩素および酸素含有雰囲気下で処理されてもよい。二酸化ケイ素造粒体Ｉ中に存在する水が蒸発し、有機材料が反応してＣＯおよびＣＯ２を形成する。金属不純物は、揮発性の塩素含有化合物に変換することができる。
【０２０７】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、少なくとも５００℃の温度、好ましくは５５０〜１３００℃または６００〜１２６０℃または６５０〜１２００℃または７００〜１０００℃の温度範囲、特に好ましくは７００〜９００℃の温度範囲の回転炉内の塩素および酸素含有雰囲気中で処理される。塩素含有雰囲気は、例えばＨＣｌもしくはＣｌ２、または両者の組み合わせを含有する。この処理は、炭素含有量の低減を引き起こす。
【０２０８】
さらに、好ましくはアルカリおよび鉄の不純物が、低減される。好ましくは、ＯＨ基の数の低減が、達成される。７００℃未満の温度では、処理期間が長くなる場合があり、１１００℃超の温度では、造粒体の細孔が閉じて塩素または塩素化合物ガスをトラップするリスクが存在する。
【０２０９】
好ましくは、それぞれ熱的処理および機械的処理と同時発生的である、複数の化学的処理ステップを順次に行うことも可能である。例えば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、最初に塩素含有雰囲気中で、その後酸素含有雰囲気中で処理されてもよい。そこから結果として生じる炭素、水酸基、および塩素の低い濃度は、二酸化ケイ素造粒体ＩＩの溶融を促進する。
【０２１０】
さらなる好ましい実施形態によれば、ステップＩＩ．２）は、以下の特徴、
Ｎ１）反応物質は、ＨＣｌ、Ｃｌ２、またはそれらからの組み合わせを含む、
Ｎ２）処理は、回転炉内で行われる、
Ｎ３）処理は、６００〜９００℃の範囲の温度で行われる、
Ｎ４）反応物質は、向流を形成する、
Ｎ５）反応物質は、５０〜２０００Ｌ／ｈの範囲、好ましくは１００〜１０００Ｌ／ｈ、特に好ましくは２００〜５００Ｌ／ｈのガス流を有する、
Ｎ６）反応物質は、０〜５０体積％未満の範囲の不活性ガスの体積割合を有する
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つまたは少なくとも３つ、特に好ましくは全ての組み合わせにより特徴付けられる。
【０２１１】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、二酸化ケイ素粉末の粒径より大きい粒径を有する。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉの粒径は、二酸化ケイ素粉末の粒径の最大３００倍の大きさ、例えば最大２５０倍の大きさまたは最大２００倍の大きさまたは最大１５０倍の大きさまたは最大１００倍の大きさまたは最大５０倍の大きさまたは最大２０倍の大きさまたは最大１０倍の大きさ、特に好ましくは２〜５倍の大きさである。
【０２１２】
このようにして得られる二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素造粒体ＩＩとも呼ばれる。特に好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、熱的処理、機械的処理、および化学的処理の組み合わせにより、回転炉内で二酸化ケイ素造粒体Ｉから得られる。
【０２１３】
ステップｉ．）で提供される二酸化ケイ素造粒体は、好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉ、二酸化ケイ素造粒体ＩＩ、およびこれらからの組み合わせからなる群から選択される。
【０２１４】
「二酸化ケイ素造粒体Ｉ」は、燃料ガス火炎内におけるケイ素化合物の熱分解を通じて得られた二酸化ケイ素粉末の造粒により生成される、二酸化ケイ素の造粒体を意味する。好ましい燃料ガスは、酸水素ガス、天然ガス、またはメタンガスであり、特に好ましいのは、酸水素ガスである。
【０２１５】
「二酸化ケイ素造粒体ＩＩ」は、二酸化ケイ素造粒体Ｉの後処理により生成される二酸化ケイ素の造粒体を意味する。可能な後処理は、化学的処理、熱的処理、および／または機械的処理である。これは、二酸化ケイ素造粒体の提供（本発明の第１の態様の方法ステップＩＩ．）の説明の文脈で詳しく説明される。
【０２１６】
特に好ましくは、ステップｉ．）で提供される二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素造粒体Ｉである。二酸化ケイ素造粒体Ｉは、以下の特徴、
［Ａ］２０〜５０ｍ２／ｇの範囲、例えば２０〜４０ｍ２／ｇの範囲、特に好ましくは２５〜３５ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積。ミクロ細孔部分は、好ましくは４〜５ｍ２／ｇの範囲、例えば４．１〜４．９ｍ２／ｇの範囲、特に好ましくは４．２〜４．８ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積を占める、および
［Ｂ］１８０〜３００μｍの範囲の平均粒子径
を有する。
【０２１７】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、以下の特徴、
［Ｃ］０．５〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．６〜１．１ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．７〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
［Ｄ］５０ｐｐｍ未満、例えば４０ｐｐｍ未満または３０ｐｐｍ未満または２０ｐｐｍ未満または１０ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜５ｐｐｍの範囲の炭素含有量、
［Ｅ］２００ｐｐｂ未満、好ましくは１００ｐｐｂ未満、例えば５０ｐｐｂ未満または１〜２００ｐｐｂまたは１５〜１００ｐｐｂ、特に好ましくは１〜５０ｐｐｂの範囲のアルミニウム含有量。
［Ｆ］０．５〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．６〜１．１ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．７５〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
［Ｇ］０．１〜１．５ｍＬ／ｇの範囲、例えば０．１５〜１．１ｍＬ／ｇの範囲、特に好ましくは０．２〜０．８ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、
［Ｈ］２００ｐｐｍ未満、好ましくは１５０ｐｐｍ未満、例えば１００ｐｐｍ未満、もしくは５０ｐｐｍ未満、もしくは１ｐｐｍ未満、もしくは５００ｐｐｂ未満、もしくは２００ｐｐｂ未満、または１ｐｐｂ〜２００ｐｐｍ未満、もしくは１ｐｐｂ〜１００ｐｐｍ、もしくは１ｐｐｂ〜１ｐｐｍ、もしくは１０ｐｐｂ〜５００ｐｐｂ、もしくは１０ｐｐｂ〜２００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１ｐｐｂ〜８０ｐｐｂの塩素含有量、
［Ｉ］１０００ｐｐｂ未満、好ましくは１〜９００ｐｐｂの範囲、例えば１〜７００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１〜５００ｐｐｂの範囲の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
［Ｊ］１０重量％未満、好ましくは０．０１重量％〜５重量％の範囲、例えば０．０２〜１重量％、特に好ましくは０．０３〜０．５重量％の残留水分量、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つまたは少なくとも３つまたは少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つにより特徴付けられ、
重量％、ｐｐｍ、およびｐｐｂは、それぞれ二酸化ケイ素造粒体Ｉの総重量に基づく。
【０２１８】
ＯＨ含有量、すなわち水酸基含有量は、材料内、例えば二酸化ケイ素粉末内、二酸化ケイ素造粒体内、または石英ガラス体内のＯＨ基の含有量を意味する。ＯＨ基の含有量は、第１のＯＨバンドと第３のＯＨバンドを比較することにより、赤外分光法により測定される。
【０２１９】
塩素含有量は、二酸化ケイ素造粒体内、二酸化ケイ素粉末内、または石英ガラス体内の元素状塩素または塩素イオンの含有量を意味する。
【０２２０】
アルミニウム含有量は、二酸化ケイ素造粒体内、二酸化ケイ素粉末内、または石英ガラス体内の元素状アルミニウムまたはアルミニウムイオンの含有量を意味する。
【０２２１】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、４〜５ｍ２／ｇの範囲、例えば４．１〜４．９ｍ２／ｇの範囲、特に好ましくは４．２〜４．８ｍ２／ｇの範囲のミクロ細孔の割合を有する。
【０２２２】
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは２．１〜２．３ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは２．１８〜２．２２ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有する。
【０２２３】
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは１８０〜３００μｍの範囲、例えば２２０〜２８０μｍの範囲、特に好ましくは２３０〜２７０μｍの範囲の平均粒子径を有する。
【０２２４】
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは１５０〜３００μｍの範囲、例えば１８０〜２８０μｍの範囲、特に好ましくは２２０〜２７０μｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する。さらに、好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、５０〜１５０μｍの範囲、例えば８０〜１５０μｍの範囲、特に好ましくは１００〜１５０μｍの範囲の粒子径Ｄ１０を有する。さらに、好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、２５０〜６２０μｍの範囲、例えば２８０〜５５０μｍの範囲、特に好ましくは３００〜４５０μｍの範囲の粒子径Ｄ９０を有する。
【０２２５】
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］または［Ａ］／［Ｂ］／［Ｅ］または［Ａ］／［Ｂ］／［Ｇ］、さらに好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］／［Ｅ］または［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］／［Ｇ］または［Ａ］／［Ｂ］／［Ｅ］／［Ｇ］、特に好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］／［Ｅ］／［Ｇ］を有する。
【０２２６】
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、かさ密度は、０．６〜１．１ｇ／ｍＬの範囲である。
【０２２７】
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｅ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、アルミニウム含有量は、１〜５０ｐｐｂの範囲である。
【０２２８】
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｇ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、細孔容積は、０．２〜０．８ｍＬ／ｇの範囲である。
【０２２９】
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］／［Ｅ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、かさ密度は、０．６〜１．１ｇ／ｍＬの範囲であり、アルミニウム含有量は、１〜５０ｐｐｂの範囲である。
【０２３０】
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］／［Ｇ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、かさ密度は、０．６〜１．１ｇ／ｍＬの範囲であり、細孔容積は、０．２〜０．８ｍＬ／ｇの範囲である。
【０２３１】
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｅ］／［Ｇ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、アルミニウム含有量は、１〜５０ｐｐｂの範囲であり、細孔容積は、０．２〜０．８ｍＬ／ｇの範囲である。
【０２３２】
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］／［Ｅ］／［Ｇ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、かさ密度は、０．６〜１．１ｇ／ｍＬの範囲であり、アルミニウム含有量は、１〜５０ｐｐｂの範囲であり、細孔容積は、０．２〜０．８ｍＬ／ｇの範囲である。
【０２３３】
粒子径は、二酸化ケイ素粉末内、スラリー内、または二酸化ケイ素造粒体内に存在する集合した一次粒子の粒子のサイズを意味する。平均粒子径は、表示材料の全ての粒子径の相加平均を意味する。Ｄ５０値は、粒子の総数に基づき、粒子の５０％が表示値より小さいことを示す。Ｄ１０値は、粒子の総数に基づき、粒子の１０％が表示値より小さいことを示す。Ｄ９０値は、粒子の総数に基づき、粒子の９０％が表示値より小さいことを示す。粒子径は、ＩＳＯ  １３３２２−２：２００６−１１に従って動的光分析プロセスにより測定される。
【０２３４】
さらに、特に好ましくは、ステップｉ．）で提供される二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素造粒体ＩＩである。二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、以下の特徴、
（Ａ）１０〜３５ｍ２／ｇの範囲、例えば１０〜３０ｍ２／ｇの範囲、特に好ましくは２０〜３０ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積、および
（Ｂ）１００〜３００μｍの範囲、例えば１５０〜２８０μｍまたは２００〜２７０μｍの範囲、特に好ましくは２３０〜２６０μｍの範囲の平均粒子径
を有する。
【０２３５】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、以下の特徴、
（Ｃ）０．７〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．７５〜１．１ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．８〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
（Ｄ）５ｐｐｍ未満、例えば４．５ｐｐｍ未満または１ｐｐｂ〜４ｐｐｍの範囲、特に好ましくは４ｐｐｍ未満の炭素含有量、
（Ｅ）２００ｐｐｂ未満、例えば１５０ｐｐｂ未満または１００ｐｐｂ未満または１〜１５０ｐｐｂまたは１〜１００ｐｐｂ、特に好ましくは１〜８０ｐｐｂの範囲のアルミニウム含有量、
（Ｆ）０．７〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．７５〜１．１ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．８〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
（Ｇ）０．１〜２．５ｍＬ／ｇの範囲、例えば０．２〜１．５ｍＬ／ｇの範囲、特に好ましくは０．４〜１ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、
（Ｈ）５００ｐｐｍ未満、好ましくは４００ｐｐｍ未満、例えば３５０ｐｐｍ未満、または好ましくは３３０ｐｐｍ未満もしくは１ｐｐｂ〜５００ｐｐｍもしくは１０ｐｐｂ〜４５０ｐｐｍの範囲、特に好ましくは５０ｐｐｂ〜３００ｐｐｍの塩素含有量、
（Ｉ）１０００ｐｐｂ未満、例えば１〜４００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１〜２００ｐｐｂの範囲の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
（Ｊ）３重量％未満、例えば０．００１重量％〜２重量％の範囲、特に好ましくは０．０１〜１重量％の残留水分量、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つまたは少なくとも３つまたは少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、
重量％、ｐｐｍ、およびｐｐｂは、それぞれ二酸化ケイ素造粒体ＩＩの総重量に基づく。
【０２３６】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、１〜２ｍ２／ｇの範囲、例えば１．２〜１．９ｍ２／ｇの範囲、特に好ましくは１．３〜１．８ｍ２／ｇの範囲のミクロ細孔の割合を有する。
【０２３７】
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは０．５〜２．０ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．６〜１．５ｇ／ｃｍ３、特に好ましくは０．８〜１．２ｇ／ｃｍ３の密度を有する。密度は、試験法に記載のメソッドに従って測定される。
【０２３８】
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは１５０〜２５０μｍの範囲、例えば１８０〜２５０μｍの範囲、特に好ましくは２００〜２５０μｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する。さらに、好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、５０〜１５０μｍの範囲、例えば８０〜１５０μｍの範囲、特に好ましくは１００〜１５０μｍの範囲の粒子径Ｄ１０を有する。さらに、好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、２５０〜４５０μｍの範囲、例えば２８０〜４２０μｍの範囲、特に好ましくは３００〜４００μｍの範囲の粒子径Ｄ９０を有する。
【０２３９】
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｄ）または（Ａ）／（Ｂ）／（Ｆ）または（Ａ）／（Ｂ）／（Ｉ）、さらに好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｄ）／（Ｆ）または（Ａ）／（Ｂ）／（Ｄ）／（Ｉ）または（Ａ）／（Ｂ）／（Ｆ）／（Ｉ）、特に好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｄ）／（Ｆ）／（Ｉ）を有する。
【０２４０】
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｄ）を有し、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１５０〜２８０μｍの範囲であり、炭素含有量は、４ｐｐｍ未満である。
【０２４１】
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｆ）を有し、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１５０〜２８０μｍの範囲であり、重装かさ密度は、０．８〜１．０ｇ／ｍＬの範囲である。
【０２４２】
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｉ）を有し、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１５０〜２８０μｍの範囲であり、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量は、１〜４００ｐｐｂの範囲である。
【０２４３】
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｄ）／（Ｆ）を有し、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１５０〜２８０μｍの範囲であり、炭素含有量は、４ｐｐｍ未満であり、重装かさ密度は、０．８〜１．０ｇ／ｍＬの範囲である。
【０２４４】
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｄ）／（Ｉ）を有し、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１５０〜２８０μｍの範囲であり、炭素含有量は、４ｐｐｍ未満であり、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量は、１〜４００ｐｐｂの範囲である。
【０２４５】
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｆ）／（Ｉ）を有し、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１５０〜２８０μｍの範囲であり、重装かさ密度は、０．８〜１．０ｇ／ｍＬの範囲であり、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量は、１〜４００ｐｐｂの範囲である。
【０２４６】
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｄ）／（Ｆ）／（Ｉ）を有し、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１５０〜２８０μｍの範囲であり、炭素含有量は、４ｐｐｍ未満であり、重装かさ密度は、０．８〜１．０ｇ／ｍＬの範囲であり、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量は、１〜４００ｐｐｂの範囲である。
【０２４７】
ステップｉｉ．）
ステップｉ．）で提供された二酸化ケイ素造粒体から、ガラス溶融物が作製される。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、ガラス溶融物を得るために加温される。ガラス溶融物を得るように二酸化ケイ素造粒体を加温することは、原則として、この目的のための当業者に公知の任意の方法により行うことができる。
【０２４８】
真空焼結
ガラス溶融物を得るように二酸化ケイ素造粒体を加温することは、真空焼結により行うことができる。このプロセスは、二酸化ケイ素造粒体が溶融のためにバッチ式に加温される非連続的なプロセスである。
【０２４９】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、排気減圧可能な坩堝内で加温される。坩堝は、溶融炉内に配置されている。坩堝は、立設位置または吊り下げ位置、好ましくは吊り下げ位置に配置することができる。坩堝は、焼結坩堝でも、金属シート坩堝でもよい。好ましいのは、互いにリベット留めされた複数のシートから作製された圧延金属シート坩堝である。坩堝材料の例は、高融点金属、特にＷ、Ｍｏ、およびＴａ、黒鉛、または黒鉛箔で内張りされた坩堝であり、黒鉛坩堝が特に好ましい。
【０２５０】
真空焼結中、二酸化ケイ素造粒体は、溶融のために真空中で加温される。真空は、２ｍｂａｒ未満の残圧を意味する。このために、二酸化ケイ素造粒体を含む坩堝を、２ｍｂａｒ未満の残圧に排気減圧する。
【０２５１】
好ましくは、坩堝は、溶融炉内で１５００〜２５００℃の範囲、例えば１７００〜２３００℃の範囲、特に好ましくは１９００〜２１００℃の範囲の溶融温度に加温される。
【０２５２】
坩堝内の二酸化ケイ素造粒体の溶融温度における好ましい保持時間は、量に依存する。坩堝内の二酸化ケイ素造粒体の溶融温度における保持時間は、好ましくは０．５〜１０時間、例えば１〜８時間または１．５〜６時間、特に好ましくは２〜５時間である。
【０２５３】
二酸化ケイ素造粒体は、加温中、撹拌されてもよい。二酸化ケイ素造粒体の撹拌は、好ましくはかき混ぜ、振り混ぜ、または旋回により遂行される。
【０２５４】
ガス圧焼結
ガラス溶融物を得るように二酸化ケイ素造粒体を加温することは、ガス圧焼結により行うことができる。このプロセスは、二酸化ケイ素造粒体が溶融のためにバッチ式に加温される静的プロセスである。
【０２５５】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、閉鎖可能な坩堝内に配置され、溶融炉内に導入される。坩堝材料の例は、黒鉛、高融点金属、特にＷ、Ｍｏ、およびＴａ、または黒鉛箔で内張りされた坩堝であり、黒鉛坩堝が特に好ましい。坩堝は、少なくとも１つのガス入口および少なくとも１つのガス出口を含む。ガス入口を通じて、ガスを、坩堝の内部に導入することができる。ガス出口を通じて、ガスを、坩堝の内部から流出させることができる。好ましくは、坩堝は、ガス流中および真空中で作動させることが可能である。
【０２５６】
ガス圧焼結では、二酸化ケイ素造粒体は、少なくとも１つのガスまたは２つ以上のガスの存在下で溶融のために加温される。好適なガスは、例えばＨ２、および不活性ガス（Ｎ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ）、ならびにこれらの２つ以上である。好ましくは、ガス圧焼結は、還元雰囲気内で、特に好ましくはＨ２またはＨ２／Ｈｅの存在下で行われる。空気とＨ２またはＨ２／Ｈｅとのガス交換が、行われる。
【０２５７】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、１ｂａｒ超、例えば２〜２００ｂａｒまたは５〜２００ｂａｒまたは７〜５０ｂａｒの範囲、特に好ましくは１０〜２５ｂａｒのガス圧で溶融のために加温される。
【０２５８】
好ましくは、坩堝は、炉内で１５００〜２５００℃の範囲、例えば１５５０〜２１００℃または１６００〜１９００℃の範囲、特に好ましくは１６５０〜１８００℃の範囲の溶融温度に加温される。
【０２５９】
坩堝内の二酸化ケイ素造粒体の溶融温度におけるガス圧下での好ましい保持時間は、量に依存する。好ましくは、２０ｋｇの量の場合、坩堝内の二酸化ケイ素造粒体の溶融温度における保持時間は、０．５〜１０時間、例えば１〜９時間または１．５〜８時間、特に好ましくは２〜７時間である。
【０２６０】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、最初に真空中で、次いでＨ２雰囲気またはＨ２およびＨｅを含む雰囲気中で、特に好ましくはこれらのガスの向流において、溶融される。この方法では、第１のステップにおける温度は、好ましくはさらなるステップにおけるよりも低い。真空中の加温とガス（複数可）の存在下での加温との間の温度差は、好ましくは０〜２００℃、例えば１０〜１００℃、特に好ましくは２０〜８０℃である。
【０２６１】
溶融前の部分的結晶相の形成
原則として、二酸化ケイ素造粒体を溶融前に予備処理することも可能である。例えば、二酸化ケイ素造粒体は、部分的結晶質の二酸化ケイ素造粒体を溶融のために加熱する前に少なくとも部分的な結晶相が形成されるように、加温することができる。
【０２６２】
部分的結晶相を形成するために、二酸化ケイ素造粒体は、好ましくは減圧で、または１つ以上のガスの不在下で加温されることになる。好適なガスは、例えばＨＣｌ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｏ２、Ｈ２、Ｃ２Ｆ６、空気、不活性ガス（Ｎ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ）、ならびにこれらの２つ以上である。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、減圧下で加温される。
【０２６３】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素造粒体が完全に溶融することなしに柔らかくなる処理温度に、例えば１０００〜１７００℃または１１００〜１６００℃または１２００〜１５００℃の範囲の温度に、特に好ましくは１２５０〜１４５０℃の範囲の温度に加温される。
【０２６４】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、炉内に配置された坩堝内で加温される。坩堝は、立設位置または吊り下げ位置、好ましくは吊り下げ位置に配置することができる。坩堝は、焼結坩堝でも、金属シート坩堝でもよい。好ましいのは、互いにリベット留めされた複数のシートから作製された圧延金属シート坩堝である。坩堝材料の例は、高融点金属、特にＷ、Ｍｏ、およびＴａ、黒鉛、または黒鉛箔で内張りされた坩堝であり、黒鉛坩堝が特に好ましい。好ましくは、坩堝内の二酸化ケイ素造粒体の処理温度における保持時間は、１〜６時間、例えば２〜５時間、特に好ましくは３〜４時間である。
【０２６５】
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、連続的なプロセスで、特に好ましくは回転炉内で加温される。炉内の平均保持時間は、好ましくは１０〜１８０分、例えば２０〜１２０分、特に好ましくは３０〜９０分である。
【０２６６】
好ましくは、予備処理のために使用される炉は、二酸化ケイ素造粒体が溶融のために加温される溶融炉への供給ライン内に一体化することができる。さらに、好ましくは、予備処理は、溶融炉内で行うことができる。
【０２６７】
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、方法は、加温中、期間ｔＴの間、二酸化ケイ素の融解点より低い温度ＴＴが保持されることにより特徴付けられる。
【０２６８】
さらに、好ましくは、温度ＴＴは、１０００〜１７００℃の範囲である。好ましくは、加温は、２段階で加熱することにより行われ、特に好ましくは加温は、最初に１０００〜１４００℃の温度ＴＴ１へと、次いで１６００〜１７００℃の温度ＴＴ２へと行われる。
【０２６９】
同様に、好ましくは、期間ｔＴは、１〜２０時間、好ましくは２〜６時間の範囲にある。２段階加温の場合、温度ＴＴ１における期間ｔＴ１は、１〜１０時間の範囲にあり、温度ＴＴ２における期間ｔＴ２は、１〜１０時間の範囲にある。
【０２７０】
さらに好ましい実施形態によれば、温度ＴＴは、期間ｔＴにわたって特定の範囲にある。この種類の温度ＴＴおよび期間ｔＴの好ましい組み合わせは、以下の表に示されている。
【０２７１】
【表２】
2019502637.tif 000005
【０２７２】
本発明の第１の態様のさらなる好ましい実施形態によれば、期間ＴＴは、ガラス溶融物の作製前にある。
【０２７３】
ステップｉｉｉ．）
ステップｉｉ）で調製されたガラス溶融物の少なくとも一部から、石英ガラス体が作製される。
【０２７４】
好ましくは、石英ガラス体は、ステップｉｉ）で作製されたガラス溶融物の少なくとも一部から作製される。原則として、石英ガラス体は、溶融坩堝内のガラス溶融物の少なくとも一部から、またはガラス溶融物の少なくとも一部を溶融坩堝から取り除いた後に、好ましくはガラス溶融物の少なくとも一部を溶融坩堝から取り除いた後に、作製することができる。
【０２７５】
ステップｉｉ）で作製されたガラス溶融物の一部の取り除きは、溶融炉または溶融チャンバから連続的に、またはガラス溶融物の生産が完了した後で、行うことができる。好ましくは、ガラス溶融物の一部は、連続的に取り除かれる。ガラス溶融物は、炉の出口または溶融チャンバの出口を通じて、好ましくは各場合にノズルを介して、取り除かれる。
【０２７６】
ガラス溶融物は、取り除き前、取り除き中、または取り除き後に、ガラス溶融物の成形を可能にする温度に冷却することができる。ガラス溶融物の粘度の上昇は、ガラス溶融物の冷却に関係する。ガラス溶融物は、好ましくは、成形において生み出された形状がもちこたえ、成形が、できる限り容易であると同時に確実であり、ほとんど努力せずに行うことができる程度まで、冷却される。当業者は、成形用具においてガラス溶融物の温度を変化させることにより、成形用のガラス溶融物の粘度を容易に確立することができる。好ましくは、ガラス溶融物は、５００℃未満、例えば２００℃未満または１００℃未満または５０℃未満の温度に、特に好ましくは２０〜３０℃の範囲の温度に冷却される。
【０２７７】
さらに、好ましくは、冷却は、０．１〜５０Ｋ／分、例えば０．２〜１０Ｋ／分または０．３〜８Ｋ／分または０．５〜５Ｋ／分、特に好ましくは１〜３Ｋ／分の範囲の速度で行われる。
【０２７８】
以下のプロファイル、
１．１１８０〜１２２０℃の範囲の温度に冷却する、
２．３０〜１２０分、例えば４０〜９０分、特に好ましくは５０〜７０分の期間にわたってこの温度を保持する、
３．５００℃未満、例えば２００℃未満または１００℃未満または５０℃未満の温度に、特に好ましくは２０〜３０℃の範囲の温度に冷却する、
に従って冷却することがさらに好ましく、
冷却は、各場合に、０．１〜５０Ｋ／分、例えば０．２〜１０Ｋ／分または０．３〜８Ｋ／分または０．５〜５Ｋ／分、特に好ましくは１〜３Ｋ／分の範囲の速度で行われる。
【０２７９】
成形される石英ガラス体は、中実体でも、中空体でもよい。中実体は、主として単一の材料から作製された本体を意味する。それにもかかわらず、中実体は、１つ以上の介在物、例えばガス気泡を有してもよい。中実体内のこのような介在物は、一般に、６５ｍｍ３以下、例えば４０ｍｍ３未満、または２０ｍｍ３未満、または５ｍｍ３未満、または２ｍｍ３未満、特に好ましくは０．５ｍｍ３未満のサイズを有する。
【０２８０】
石英ガラス体は、外形を有する。外形は、石英ガラス体の断面の外縁の形状を意味する。石英ガラス体の断面の外形は、好ましくは円形、長円形、または３つ以上の角、例えば４つ、５つ、６つ、７つ、もしくは８つの角を有する多角形であり、特に好ましくは石英ガラス体は、円形である。
【０２８１】
好ましくは、石英ガラス体は、１００〜１００００ｍｍの範囲、例えば１０００〜４０００ｍｍ、特に好ましくは１２００〜２０００ｍｍの長さを有する。
【０２８２】
好ましくは、石英ガラス体は、１０〜１５００ｍｍの範囲、例えば５０〜１０００ｍｍまたは１００〜５００ｍｍの範囲、特に好ましくは１５０〜３００ｍｍの範囲の外径を有する。
【０２８３】
石英ガラス体の成形は、ノズルにより遂行される。ガラス溶融物は、ノズルを通じて送られる。ノズルを通じて成形される石英ガラス体の外形は、ノズル開口部の形状により決定される。開口部が円形である場合、石英ガラス体の成形において円筒が作製されることになる。ノズルは、溶融炉内に一体化されてもよく、または別々に配置されてもよい。ノズルが溶融炉内に一体化されない場合、ノズルは、ガラス溶融物が溶融後および成形前に導入される上流容器を備えてもよい。好ましくは、ノズルは、溶融炉内に一体化されている。好ましくは、ノズルは、溶融炉内に出口の一部として一体化されている。石英ガラス体を成形するためのこの方法は、二酸化ケイ素造粒体が連続的なプロセスに好適な垂直配向炉内で溶融のために加熱されるとき、好ましい。
【０２８４】
石英ガラス体の成形は、鋳型内、例えば成形坩堝内でガラス溶融物を作製することにより行うことができる。好ましくは、ガラス溶融物は、鋳型内で冷却され、次いで鋳型から取り除かれる。冷却は、好ましくは鋳型を外側から冷却することにより行うことができる。石英ガラス体を成形するためのこの方法は、二酸化ケイ素がガス圧焼結により、または真空焼結により溶融のために加熱される場合、好ましい。
【０２８５】
好ましくは、石英ガラス体は、作製された後に冷却される。好ましくは、石英ガラス体は、５００℃未満、例えば２００℃未満または１００℃未満または５０℃未満の温度に、特に好ましくは２０〜３０℃の範囲の温度に冷却される。
【０２８６】
好ましくは、ステップｉｉｉ．）で作製された石英ガラス体は、０．１〜５０Ｋ／分、例えば０．２〜１０Ｋ／分または０．３〜８Ｋ／分または０．５〜５Ｋ／分、特に好ましくは１〜３Ｋ／分の範囲の速度で室温（２５℃）に冷却される。好ましくは、この冷却は、鋳型内で行われる。
【０２８７】
好ましくは、石英ガラス体は、少なくとも１３００℃の温度に最大５Ｋ／分の速度で冷却される。好ましくは、石英ガラス体の冷却は、１３００〜１０００℃の温度範囲で１Ｋ／分以下の速度で行われる。しばしば、石英ガラス体は、１０００℃未満の温度から最大５０Ｋ／分の速度で冷却される。
【０２８８】
好ましくは、冷却は、以下のプロファイルに従って行われる。
１．５Ｋ／分以下の冷却速度で１３００℃の温度に冷却する。
２．１Ｋ／分以下の冷却速度で１０００℃の温度に冷却する。
３．５０Ｋ／分以下の冷却速度で２５℃の温度に冷却する。
【０２８９】
好ましくは、本発明による方法は、以下の方法ステップ、
ｉｖ．）石英ガラス体から、少なくとも１つの開口部を有する中空体を作製するステップ
を含む。
【０２９０】
作製される中空体は、内形および外形を有する。内形は、中空体の断面の内縁の形状を意味する。中空体の断面における内形および外形は、同じでも、異なってもよい。中空体の断面における内形および外形は、円形でも、長円形でも、３つ以上の角、例えば４つ、５つ、６つ、７つ、もしくは８つの角を有する多角形でもよい。
【０２９１】
好ましくは、断面の外形は、中空体の内形に対応する。特に好ましくは、中空体は、断面において円形の内形および円形の外形を有する。
【０２９２】
別の実施形態では、中空体は、内形と外形が異なってもよい。好ましくは、中空体は、断面において円形の外形および多角形の内形を有する。特に好ましくは、中空体は、断面において円形の外形および六角形の内形を有する。
【０２９３】
好ましくは、中空体は、１００〜１００００ｍｍの範囲、例えば１０００〜４０００ｍｍ、特に好ましくは１２００〜２０００ｍｍの長さを有する。
【０２９４】
好ましくは、中空体は、１〜１０００ｍｍの範囲、例えば１０〜５００ｍｍまたは３０〜２００ｍｍの範囲、特に好ましくは５０〜１２５ｍｍの範囲の壁厚を有する。
【０２９５】
好ましくは、中空体は、１０〜１５００ｍｍ、例えば５０〜１０００ｍｍまたは１００〜５００ｍｍの範囲、特に好ましくは１５０〜３００ｍｍの範囲の外径を有する。
【０２９６】
好ましくは、中空体は、１〜５００ｍｍ、例えば５〜３００ｍｍまたは１０〜２００ｍｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｍｍの範囲の内径を有する。
【０２９７】
中空体は、１つ以上の開口部を含む。好ましくは、中空体は、１つの開口部を含む。好ましくは、中空体は、偶数の開口部、例えば２つ、４つ、６つ、８つ、１０、１２、１４、１６、１８、または２０の開口部を有する。好ましくは、中空体は、２つの開口部を含む。好ましくは、中空体は、管である。この形状の中空体は、ライトガイドがただ１つのコアを含む場合、特に好ましい。
【０２９８】
中空体は、３つ以上の開口部を含むことができる。開口部は、好ましくは石英ガラス体の端部に２つ一組で互いに対向して位置付けられている。例えば、石英ガラス体の各端部は、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、または８つ以上の開口部、特に好ましくは５つ、６つ、または７つの開口部を含むことができる。
【０２９９】
中空体は、原則として、当業者に公知の任意のメソッドにより成形することができる。好ましくは、中空体は、ノズルにより成形される。好ましくは、ノズルは、その開口部の中央に、成形中にガラス溶融物を偏向させる装置を含む。このようにして、中空体を、ガラス溶融物から成形することができる。
【０３００】
中空体は、ノズルの使用およびその後の後処理により作製することができる。好適な後処理は、原則として、中実体から中空体を作製するための当業者に公知の全てのプロセス、例えば流路圧縮、ドリル加工、ホーニング、または研削である。好ましくは、好適な後処理は、中実体を１つまたは複数のマンドレルの上に送ることであり、これにより中空体が成形される。また、マンドレルを中実体内に導入して中空体を作製することができる。好ましくは、中空体は、成形後に冷却される。
【０３０１】
石英ガラス体への成形は、鋳型内、例えば成形坩堝内でガラス溶融物を作製することにより行うことができる。好ましくは、ガラス溶融物は、鋳型内で冷却され、次いで鋳型から取り除かれる。冷却は、好ましくは鋳型を外側から冷却することにより行うことができる。
【０３０２】
好ましくは、中空体は、５００℃未満、例えば２００℃未満または１００℃未満または５０℃未満の温度に、特に好ましくは２０〜３０℃の範囲の温度に冷却される。
【０３０３】
好ましくは、ステップｉｉｉ．）で作製された中空体は、０．１〜５０Ｋ／分、例えば０．２〜１０Ｋ／分または０．３〜８Ｋ／分または０．５〜５Ｋ／分、特に好ましくは１〜３Ｋ／分の範囲の速度で室温（２５℃）に冷却される。
【０３０４】
好ましくは、中空体は、少なくとも１３００℃の温度に最大５Ｋ／分の速度で冷却される。好ましくは、石英ガラス体の冷却は、１３００〜１０００℃の温度範囲で１Ｋ／分以下の速度で行われる。しばしば、中空体は、１０００℃未満の温度から最大５０Ｋ／分の速度で冷却される。
【０３０５】
好ましくは、冷却は、以下のプロファイルに従って行われる。
１．５Ｋ／分以下の冷却速度で１３００℃の温度に冷却する。
２．１Ｋ／分以下の冷却速度で１０００℃の温度に冷却する。
３．５０Ｋ／分以下の冷却速度で２５℃の温度に冷却する。
【０３０６】
本発明の第１の態様に記載の方法により作製された石英ガラス体は、以下の特性、
Ａ］１０ｐｐｍ未満、例えば５ｐｐｍ未満または２ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲のＯＨ含有量、
Ｂ］６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、
Ｃ］２００ｐｐｂ未満、例えば１００ｐｐｂ未満、特に好ましくは８０ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
を有し、
ｐｐｂおよびｐｐｍは、それぞれ石英ガラス体の総重量に基づく。
【０３０７】
好ましい実施形態によれば、第１の態様に従って作製された石英ガラス体は、透明であり、気泡が少ない。「透明」とは、可視域の光透過率を意味する。好ましくは、４００〜７００ｎｍの範囲の入射光の強度対射出光の強度は、少なくとも８０％である。
【０３０８】
好ましくは、石英ガラス体は、以下の特徴、
Ｄ］１０５５〜１２００℃の範囲の仮想温度、
Ｅ］５×１０１５／ｃｍ３未満、例えば０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．５×１０１５〜２．０×１０１５／ｃｍ３の範囲のＯＤＣ含有量、
Ｆ］３００ｐｐｂ未満、例えば２００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１〜１５０ｐｐｂの範囲の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
Ｇ］ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．４〜ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．９および／またはｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１１．５〜ｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１２．１および／またはｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１．２〜ｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１０．８の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
Ｈ］石英ガラス体のＯＨ含有量Ａ］に基づき１０％以下、好ましくは５％以下のＯＨ含有量の標準偏差、
Ｉ］石英ガラス体のＣｌ含有量Ｂ］に基づき１０％以下、好ましくは５％以下のＣｌ含有量の標準偏差、
Ｊ］石英ガラス体のＡｌ含有量Ｃ］に基づき１０％以下、好ましくは５％以下のＡｌ含有量の標準偏差、
Ｋ］１×１０−４未満、例えば５×１０−５未満、特に好ましくは１×１０−６未満の屈折率均質性、
Ｌ］１１５０〜１２５０℃の範囲の変態点Ｔｇ、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つまたは少なくとも３つまたは少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、
ｐｐｂおよびｐｐｍは、それぞれ石英ガラス体の総重量に基づく。
【０３０９】
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｄ］またはＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｅ］またはＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｇ］、さらに好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｄ］／Ｅ］またはＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｄ］／Ｇ］またはＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｅ］／Ｇ］、特に好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｄ］／Ｅ］／Ｇを有する。
【０３１０】
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｄ］を有し、ＯＨ含有量は、５ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、６０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、仮想温度は、１０５５〜１２００℃の範囲である。
【０３１１】
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｅ］を有し、ＯＨ含有量は、５ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、６０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、ＯＤＣ含有量は、０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲である。
【０３１２】
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｇ］を有し、ＯＨ含有量は、５ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、６０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）は、ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．４〜ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．９の範囲である。
【０３１３】
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｄ］／Ｅ］を有し、ＯＨ含有量は、５ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、６０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、仮想温度は、１０５５〜１２００℃の範囲であり、ＯＤＣ含有量は、０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲である。
【０３１４】
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｄ］／Ｇ］を有し、ＯＨ含有量は、５ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、６０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、仮想温度は、１０５５〜１２００℃の範囲であり、粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）は、ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．４〜ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．９の範囲である。
【０３１５】
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｅ］／Ｇ］を有し、ＯＨ含有量は、５ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、６０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、ＯＤＣ含有量は、０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲であり、粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）は、ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．４〜ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．９の範囲である。
【０３１６】
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｄ］／Ｅ］／Ｇ］を有し、ＯＨ含有量は、５ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、６０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、仮想温度は、１０５５〜１２００℃の範囲であり、ＯＤＣ含有量は、０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲であり、粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）は、ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．４〜ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．９の範囲である。
【０３１７】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に記載の方法により得ることができる石英ガラス体である。
【０３１８】
このようにして得られる石英ガラス体および方法の好ましい実施形態については、第１の態様に関して記載の好ましい実施形態を参照する。これらは、本発明のこの態様の好ましい実施形態でもある。
【０３１９】
本発明の第３の態様は、高熱法二酸化ケイ素を含む石英ガラス体であって、石英ガラス体が、以下の特徴、
Ａ］１０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
Ｂ］６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、および
Ｃ］２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
を有し、
ｐｐｂおよびｐｐｍが、それぞれ石英ガラス体の総重量に基づく、石英ガラス体、である。
【０３２０】
好ましくは、石英ガラス体は、以下の特徴、
Ｄ］１０５５〜１２００℃の範囲の仮想温度、
Ｅ］５×１０１５／ｃｍ３未満、例えば０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．５×１０１５〜２．０×１０１５／ｃｍ３の範囲のＯＤＣ含有量、
Ｆ］３００ｐｐｂ未満、例えば２００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１〜１５０ｐｐｂの範囲の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
Ｇ］ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．４〜ｌｏｇ１０（η（１２００℃）／ｄＰａｓ）＝１３．９および／またはｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１１．５〜ｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１２．１および／またはｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１．２〜ｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１０．８の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
Ｈ］石英ガラス体のＯＨ含有量Ａ］に基づき１０％以下、好ましくは５％以下のＯＨ含有量の標準偏差、
Ｉ］石英ガラス体のＣｌ含有量Ｂ］に基づき１０％以下、好ましくは５％以下のＣｌ含有量の標準偏差、
Ｊ］石英ガラス体のＡｌ含有量Ｃ］に基づき１０％以下、好ましくは５％以下のＡｌ含有量の標準偏差、
Ｋ］１×１０−４未満、例えば５×１０−５未満、特に好ましくは１×１０−６未満の屈折率均質性、
Ｌ］１１５０〜１２５０℃の範囲の変態点Ｔｇ、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つまたは少なくとも３つまたは少なくとも４つ、特に好ましくは全てにより特徴付けられ、
ｐｐｂおよびｐｐｍは、それぞれ石英ガラス体の総重量に基づく。
【０３２１】
この態様の好ましい実施形態については、第１の態様および第２の態様に記載の好ましい実施形態を参照する。これらは、本発明のこの態様の好ましい実施形態でもある。
【０３２２】
石英ガラス体は、好ましくは、ＯＨ、塩素、またはアルミニウムの均質に分布した含有量を有する。石英ガラス体の均質性の指標は、ＯＨ、塩素、またはアルミニウムの含有量の標準偏差で表すことができる。標準偏差は、変数の値、ここではＯＨ含有量、塩素含有量、またはアルミニウム含有量の、相加平均からの開きの尺度である。標準偏差を測定するために、当該の成分、例えばＯＨ、塩素、またはアルミニウムの、試料中の含有量を最低限７つの測定位置で測定する。
【０３２３】
本発明の第４の態様は、以下の方法ステップ、
（１）本発明の第２の態様または第３の態様に記載の石英ガラス体を提供するステップ、
（２）石英ガラス体から成形体を作製するステップ
を含む、成形体の調製のための方法である。
【０３２４】
ステップ（１）で提供される石英ガラス体は、本発明の第２の態様もしくは第３の態様に記載の石英ガラス体、または本発明の第１の態様に記載の方法により得ることができる石英ガラス体である。好ましくは、提供される石英ガラス体は、本発明の第１の態様、第２の態様、または第３の態様の文脈に記載の特徴を有する。
【０３２５】
ステップ（２）
石英ガラス体からの成形体の作製は、原則として、当業者に公知であり、本目的のために好適である任意の方法で遂行することができる。作製は、好ましくは成形である。
【０３２６】
ステップ（１）で提供される石英ガラス体を成形するには、原則として、当業者に公知であり、石英ガラスを成形するのに好適な任意のプロセスが可能である。好ましくは、石英ガラス体は、成形体を得るように、本発明の第１の態様の文脈に記載のように成形される。さらに、好ましくは、成形体は、ガラス吹き工に公知の技法により成形することができる。
【０３２７】
成形体は、原則として、石英ガラスから成形可能な任意の形状をとることができる。好ましい成形体は、例えば以下のとおりである。
−  丸底フラスコおよびスタンディングフラスコなどの少なくとも１つの開口部を有する中空体、
−  このような中空体用の取り付け具およびキャップ、
−  ボウルおよびボート（ウエハキャリア）などの、覆いのない物品、
−  覆いのないまたは閉鎖可能のいずれかの状態で配置された坩堝、
−  シートおよび窓、
−  キュベット、
−  管および中空円筒、例えば反応管、セクション管、直方体チャンバ、
−  例えば円形または角形、対称または非対称形式の、ロッド、棒、およびブロック、
−  一端または両端が閉塞した管および中空円筒、
−  ドームおよびベル、
−  フランジ、
−  レンズおよびプリズム、
−  互いに溶着された部品、
−  湾曲した部品、例えば凸状または凹状の面およびシート、湾曲したロッドおよび管。
【０３２８】
好ましい実施形態によれば、成形体は、成形後に処理されてもよい。このために、石英ガラス体の後処理に好適な、本発明の第１の態様に関連して記載した原則として全てのプロセスが、可能である。好ましくは、成形体は、例えばドリル加工、ホーニング、円筒研削、サイズ低減、または延伸により、機械的に加工することができる。
【０３２９】
本発明の第５の態様は、本発明の第４の態様に記載の方法により得ることができる成形体に関する。方法は、以下のステップ、
（１）本発明の第２の態様または第３の態様に記載の石英ガラス体を提供するステップ、
（２）成形体を得るように石英ガラス体を成形するステップ
を含む。
【０３３０】
ステップ（１）および（２）は、好ましくは第４の態様の文脈に記載の特徴により特徴付けられる。
【０３３１】
成形体は、好ましくは第４の態様の文脈に記載の特徴により特徴付けられる。
【０３３２】
本発明の第６の態様は、以下のステップ、
ａ／  本発明の第４の態様または第５の態様に記載の成形体および部品、好ましくはいくつかの部品、を提供するステップであって、１つまたはいくつかの部品が、好ましくは石英ガラスから構成されている、提供するステップ、
ｂ／  構造体を得るために成形体を部品と接合するステップ
を含む、構造体の生産のための方法に関する。
【０３３３】
部品として好適なのは、当業者に公知であり、石英ガラスから構成された成形体に接合するために好適と思われる任意の部品である。具体的には、これらは、パイプ、フランジ、および成形体に関してすでに記載したものなどの形状である。
【０３３４】
上記の部品は、石英ガラスもしくは石英ガラスとは異なる材料を含んでもよく、またはこの材料からなってもよい。材料は、好ましくはガラス、金属、セラミック、およびプラスチック、または上記の材料の組み合わせからなる群から選択される。
【０３３５】
成形体の部品（複数可）との接合は、原則として、成形体を部品（複数可）に接合するための当業者に公知である任意の公知の方法で行うことができる。好ましい接合の種類は、特に材料結合または確実な機械的係合により、各個々の接合部のためにそれぞれ互いから独立して生産された接合部である。材料結合による好ましい接合は、溶接および接着である。確実な機械的係合による好ましい接合は、ねじ締め、押圧、およびリベット留めである。より好ましくは、単一の接合部における確実な機械的係合と材料結合との組み合わせ、例えばねじ締めおよびそれに加えての接着、または１つの構造体内に存在するいくつかの接合部における確実な機械的係合と材料結合との組み合わせ、を選択することができる。
【０３３６】
好ましい実施形態によれば、構造体は、均質な材料特性を有する。これらとしては、好ましくは、均質な材料分布、均質な粘度分布、均質な光学特性、およびこれらの組み合わせが挙げられる。
【０３３７】
本発明の第７の態様は、構造体を生産するための本発明に記載の上記の方法（本発明の第６の態様）により得ることができる構造体に関する。この点に関しては、上記の態様および実施形態を参照する。
【０３３８】
図１は、本発明による石英ガラス体の調製のための方法１００のステップ１０１〜１０４を含む流れ図を示す。第１のステップ１０１では、二酸化ケイ素造粒体が提供される。第２のステップ１０２では、ガラス溶融物が、二酸化ケイ素造粒体から作製される。
【０３３９】
好ましくは、炉内に導入し、炉から取り除くことができる鋳型が、溶融のために使用される。このような鋳型は、しばしば黒鉛製である。これらは、鋳造品のためのネガ形状を提供する。二酸化ケイ素造粒体を、鋳型内に充填し、ステップ１０３で鋳型内で最初に溶融する。その後、溶融物を冷却することにより、石英ガラス体を同じ鋳型内に成形する。次いで、石英ガラス体を鋳型から外し、例えば任意追加的なステップ１０４で、さらに加工する。この手順は、非連続的である。溶融物の成形は、好ましくは減圧、特に真空で遂行される。さらに、ステップ１０３中、炉を水素含有還元雰囲気で間欠的に充填することが可能である。
【０３４０】
別の手順では、吊り下げ式坩堝または立設式坩堝が、好ましくは溶融坩堝として用いられる。このために、二酸化ケイ素造粒体は、ここでは溶融坩堝内に導入され、ガラス溶融物が形成されるまで溶融坩堝内で加温される。溶融は、好ましくは、この場合、水素含有還元雰囲気内で行われる。第３のステップ１０３では、石英ガラス体が成形される。石英ガラス体の成形は、好ましくは、ガラス溶融物の少なくとも一部を坩堝から取り除き、例えば坩堝の下端のノズルを通じて冷却することにより、遂行される。この場合、石英ガラス体の形状は、ノズルの設計により部分的に決定することができる。このようにして、例えば、中実体を得ることができる。中空体は、例えばノズルが追加的にマンドレルを有する場合に、得られる。石英ガラス体の調製のための方法のこの例示的な図、および特にステップ１０３は、好ましくは連続的に遂行される。任意追加的なステップ１０４では、中実な石英ガラス体から中空体を成形することができる。
【０３４１】
図２は、二酸化ケイ素造粒体Ｉの調製のための方法２００のステップ２０１、２０２、および２０３を含む流れ図を示す。第１のステップ２０１では、二酸化ケイ素粉末が提供される。二酸化ケイ素粉末は、好ましくはケイ素含有材料、例えばシロキサン、ケイ素アルコキシド、またはハロゲン化ケイ素が高熱法プロセスにおいて二酸化ケイ素に変換される合成プロセスから得られる。第２のステップ２０２では、二酸化ケイ素粉末を液体、好ましくは水と混合して、スラリーを得る。第３のステップ２０３では、スラリー中に含まれる二酸化ケイ素が、二酸化ケイ素造粒体に変換される。造粒は、噴霧造粒により遂行される。このために、スラリーをノズルを通じて噴霧塔内に噴霧し、乾燥させて顆粒を得る。ノズルとスラリーとの間の接触面は、ガラスまたはプラスチックを含む。
【０３４２】
図３は、二酸化ケイ素造粒体ＩＩの調製のための方法３００のステップ３０１、３０２、３０３、および３０４を含む流れ図を示す。ステップ３０１、３０２、および３０３は、図２に記載のステップ２０１、２０２、および２０３に対応して進む。ステップ３０４では、ステップ３０３で得られた二酸化ケイ素造粒体Ｉを加工して、二酸化ケイ素造粒体ＩＩを得る。これは、好ましくは二酸化ケイ素造粒体Ｉを塩素含有雰囲気中で加温することにより、遂行される。
【０３４３】
図４には、二酸化ケイ素を噴霧造粒するための噴霧塔１１００の好ましい実施形態が示されている。噴霧塔１１００は、二酸化ケイ素粉末および液体を含有する加圧されたスラリーがそれを通じて噴霧塔内に供給される供給口１１０１を含む。パイプラインの端部には、それを通じてスラリーが噴霧塔内にきめ細かく広がる分布として導入されるノズル１１０２がある。好ましくは、ノズルは、スラリーが噴霧塔内でノズル方向に微小液滴として噴霧され、次いで重力の影響下で弧を描いて落下するように、上向きに傾斜する。噴霧塔の上端には、ガス入口１１０３が存在する。ガス入口１１０３を通じたガスの導入により、ガス流が、ノズル１１０２から出るスラリーの退出方向とは反対方向に生み出される。噴霧塔１１００は、スクリーニング装置１１０４および篩い分け装置１１０５も含む。所定の粒子径より小さい粒子は、スクリーニング装置１１０４により抽出され、排出物１１０６を通じて取り除かれる。スクリーニング装置１１０４の抽出強度は、抽出されるべき粒子の粒子径に対応するように構成することができる。所定の粒子径を超える粒子は、篩い分け装置１１０５により篩い分けにより排除され、排出物１１０７を通じて取り除かれる。篩い分け装置１１０５の篩い透過度は、篩い分けにより排除されるべき粒子径に対応するように選択することができる。残りの粒子、所望の粒子径を有する二酸化ケイ素造粒体、は出口１１０８を通じて取り除かれる。
【０３４４】
図５は、真空焼結方法、ガス圧焼結方法、および特にこれらの組み合わせに好適な、炉１５００の好ましい実施形態を示す。炉は、外側から内向きに耐圧ジャケット１５０１および断熱層１５０２を有する。炉内部と呼ばれるこれらにより包囲される空間は、ガス供給口１５０４を介してガスまたは混合ガスで充填することができる。さらに、炉内部は、それを介してガスを取り除くことができるガス出口１５０５を有する。ガス供給１５０４と１５０５におけるガス取り除きとの間のガス輸送の収支に従って、過大圧力、真空、またはガス流も、炉１５００の内部に生成することができる。さらに、発熱体１５０６は、炉内部１５００内に存在する。これらは、しばしば、断熱材層１５０２（ここでは図示せず）上に装着される。溶融材料を汚染から守るために、炉の内部に、炉チャンバ１５０３を発熱体１５０６から分離するいわゆる「ライナー」１５０７が存在する。溶融されるべき材料１５０９を含む鋳型１５０８を、炉チャンバ１５０３内に導入することができる。鋳型１５０８は、側部が開いていてもよく（ここに図示する）、または溶融材料１５０９を完全に包囲していてもよい（図示せず）。
【０３４５】
図６は、成形体の調製のための方法のステップ１６０１および１６０２を含む流れ図を示す。第１のステップ１６０１では、石英ガラス体、好ましくは図１００に従って調製された石英ガラス体が、提供される。このような石英ガラス体は、中実体の石英ガラス体でも、中空体の石英ガラス体でもよい。第２のステップ１６０２では、成形体が、ステップ１６０１で提供される中実な石英ガラス体から成形される。
【０３４６】
試験法
ａ．仮想温度
仮想温度は、約６０６ｃｍ−１におけるラマン散乱強度を使用してラマン分光法により測定する。Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ  ｅｔ．ａｌ．の寄稿、「Ｔｈｅ  ＵＶ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ２１０ｎｍ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｂａｎｄ  ｉｎ  ｆｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  ｗｉｔｈ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｈｉｓｔｏｒｙ  ａｎｄ  ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ」；Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｏｌｉｄｓ，ｖｏｌｕｍｅ  １５９（１９９３），１４５−１５３ページに記載の手順および分析。
【０３４７】
ｂ．ＯＨ含有量
ガラスのＯＨ含有量を、赤外分光法により測定する。Ｄ．Ｍ．Ｄｏｄｄ  ＆  Ｄ．Ｍ．Ｆｒａｓｅｒ「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ＯＨ  ｉｎ  Ｆｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ」（Ｊ．Ａ．Ｐ．３７，３９９１（１９６６））のメソッドを用いる。同文献で指定の装置の代わりに、ＦＴＩＲ分光計（フーリエ変換赤外分光計、Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒの現行のＳｙｓｔｅｍ  ２０００）を用いる。スペクトルの分析は、原則として、約３６７０ｃｍ−１の吸収バンドまたは約７２００ｃｍ−１の吸収バンドのいずれかで遂行することができる。吸収バンドの選択は、ＯＨ吸収による透過損が１０〜９０％であることに基づき行う。
【０３４８】
ｃ．酸素欠乏センター（ＯＤＣ：Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｃｅｎｔｅｒ）
定量的検出のために、ＯＤＣ（Ｉ）吸収を、１６５ｎｍで、１〜２ｍｍの厚さを有するプローブにおける透過率測定により、真空ＵＶ分光計、ＭｃＰｈｅｒｓｏｎ、Ｉｎｃ．（米国）のモデルＶＵＶＡＳ  ２０００を使用して測定する。
【０３４９】
そのとき、
Ｎ＝α／σ
ただし
Ｎ＝欠陥濃度［１／ｃｍ３］
α＝ＯＤＣ（Ｉ）バンドの光吸収［１／ｃｍ、底ｅ］
σ＝有効断面積［ｃｍ２］
【０３５０】
式中、有効断面積は、σ＝７．５×１０−１７ｃｍ２に設定される（Ｌ．Ｓｋｕｊａ、「Ｃｏｌｏｒ  Ｃｅｎｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｇｌａｓｓｙ  ＳｉＯ２」、Ｌｅｃｔｕｒｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｕｍｍｅｒ  ｓｃｈｏｏｌ「Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ  ａｎｄ  ｇｌａｓｓｅｓ」、１９９８年７月１３〜１８日、フィッツナウ、スイスから）。
【０３５１】
ｄ．元素分析
ｄ−１）固体試料を粉砕する。次いで、約２０ｇの試料を、それを耐ＨＦ性容器内に完全に導入し、ＨＦで覆い、１００℃で１時間熱処理することにより清浄化する。冷却後、この酸を廃棄し、試料を高純度水で数回洗浄する。次いで、容器および試料を乾燥棚内で乾燥させる。
【０３５２】
次に、約２ｇの固体試料（上記のように清浄化した粉砕材料。予備処理なしのダストなど）を、計量して耐ＨＦ性抽出容器内に入れ、１５ｍｌのＨＦ（５０重量％）に溶解させた。抽出容器を閉じて、試料が完全に溶解するまで１００℃で熱処理した。次いで、抽出容器を開けて、溶液が完全に蒸発するまで１００℃でさらに熱処理した。その間、抽出容器に１５ｍｌの高純度水を３回充填した。分離した不純物を溶解させるために、１ｍｌのＨＮＯ３を抽出容器内に導入し、１５ｍｌまで高純度水を充填した。そして試料溶液の準備ができた。
【０３５３】
ｄ−２）ＩＣＰ−ＭＳ／ＩＣＰ−ＯＥＳ測定
ＯＥＳが用いられるか、それともＭＳが用いられるかは、予想される元素濃度に依存する。典型的に、ＭＳの測定値は、１ｐｐｂであり、ＯＥＳの場合、測定値は、１０ｐｐｂである（各場合に計量した試料に基づく）。測定装置による元素濃度の測定は、装置メーカー（ＩＣＰ−ＭＳはＡｇｉｌｅｎｔ  ７５００ｃｅ、ＩＣＰ−ＯＥＳはＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  ７３００  ＤＶ）の条件に従って、かつ校正用の認証済み基準液体を使用して、遂行する。次いで、装置により測定した溶液（１５ｍｌ）中の元素濃度を、プローブの元の重量（２ｇ）に基づき変換する。
【０３５４】
注：当該の元素濃度を測定するために、酸、容器、水、および装置は、十分に清潔でなければならないことが銘記されるべきである。これは、石英ガラスのない空試料を抽出することによりチェックする。
【０３５５】
このようにして以下の元素、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、（Ｔａ）、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｌを測定する。
【０３５６】
ｄ−３）液体として存在する試料の測定を上記のように行い、ステップｄ−１）に記載の試料調製は省略する。１５ｍｌの液体試料を抽出フラスコ内に導入する。元の試料重量に基づく変換は、行わない。
【０３５７】
ｅ．液体の密度の決定
液体の密度を測定するために、正確に規定された体積の液体を計量し、液体およびその構成要素に対して不活性な測定装置に入れ、容器の空重量および充填重量を測定する。密度は、２つの重量測定値の差を、導入した液体の体積で割った値として与えられる。
【０３５８】
ｆ．フッ化物の決定
１５ｇの石英ガラス試料を粉砕し、硝酸中で７０℃で処理することにより清浄化する。次いで試料を高純度水で数回洗い、次いで乾燥させる。２ｇの試料を計量してニッケル坩堝内に入れ、１０ｇのＮａ２ＣＯ３および０．５ｇのＺｎＯで覆う。坩堝をＮｉ蓋で閉め、１０００℃で１時間ローストする。次いでニッケル坩堝に水を充填し、溶融クラストが完全に溶解するまで沸騰させる。溶液を２００ｍｌメスフラスコに移し、２００ｍｌまで高純度水で充填する。未溶解の構成要素の堆積後、３０ｍｌをとって１００ｍｌメスフラスコに移し、０．７５ｍｌの氷酢酸および６０ｍｌのＴＩＳＡＢを添加し、高純度水で満たす。試料溶液を１５０ｍｌガラスビーカーに移す。
【０３５９】
試料溶液中のフッ化物含有量の測定は、予想される濃度範囲に好適なイオン感応性（フッ化物）電極およびメーカーにより規定されている表示装置により、ここではＷｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｌｉｃｈ−Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ  Ｗｅｒｋｓｔａｅｔｔｅｎ  ＧｍｂＨ製のｐＭＸ  ３０００／ｐＨ／ＩＯＮに接続されたフッ化物イオン選択性電極および基準電極Ｆ−５００およびＲ５０３／Ｄにより、遂行する。溶液中のフッ化物濃度と共に、希釈係数および試料重量、石英ガラス中のフッ化物濃度が計算される。
【０３６０】
ｇ．塩素の決定（≧５０ｐｐｍ）
１５ｇの石英ガラス試料を粉砕し、硝酸で約７０℃で処理することにより清浄化する。その後、試料を高純度水で数回洗い、次いで乾燥させる。次いで、２ｇの試料を圧力容器用のＰＴＦＥインサートに充填し、１５ｍｌのＮａＯＨ（ｃ＝１０ｍｏｌ／ｌ）で溶解させ、ＰＴＦＥ蓋を閉め、圧力容器内に配置する。圧力容器を閉め、約１５５℃で２４時間熱処理する。冷却後、ＰＴＦＥインサートを外し、溶液を１００ｍｌメスフラスコに完全に移す。そこに、１０ｍｌのＨＮＯ３（６５重量％）および１５ｍｌの酢酸緩衝液を添加し、放冷し、１００ｍｌまで高純度水で満たした。試料溶液を１５０ｍｌガラスビーカーに移す。試料溶液は、５〜７の範囲のｐＨ値を有する。
【０３６１】
試料溶液中の塩素含有量の測定は、予想される濃度範囲に好適なイオン感応性（塩化物）電極およびメーカーにより規定されている表示装置により、ここではＷｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｌｉｃｈ−Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ  Ｗｅｒｋｓｔａｅｔｔｅｎ  ＧｍｂＨ製のｐＭＸ  ３０００／ｐＨ／ＩＯＮに取り付けられたタイプＣｌ−５００の電極およびタイプＲ−５０３／Ｄの基準電極により、遂行する。
【０３６２】
ｈ．塩素含有量（＜５０ｐｐｍ）
石英ガラス中の塩素含有量＜５０ｐｐｍは、０．１ｐｐｍまで、中性子放射化分析（ＮＡＡ：ｎｅｕｔｒｏｎ  ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  ａｎａｌｙｓｉｓ）により測定する。このために、それぞれ直径３ｍｍおよび長さ１ｃｍの３つのボアを、調査対象の石英ガラス体からとる。これらを、分析のために研究機関、この場合はヨハネス・グーテンベルク大学（ドイツ、マインツ）の核化学研究所に預ける。試料の塩素による汚染を排除するために、測定直前の現場でのＨＦ槽内での試料の入念な清浄化を手配した。各ボアを数回測定する。次いで、結果およびボアが研究機関から返送される。
【０３６３】
ｉ．光学特性
石英ガラス試料の透過率を、Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ製の市販の格子分光計またはＦＴＩＲ分光計（Ｌａｍｂｄａ  ９００［１９０〜３０００ｎｍ］またはＳｙｓｔｅｍ  ２０００［１０００〜５０００ｎｍ］）で測定する。この選択は、要求される測定範囲により決定する。
【０３６４】
絶対透過率を測定するために、試料体を平行平面上で磨き（表面粗さＲＭＳ＜０．５ｎｍ）、表面から全ての残留物を超音波処理により取り除く。試料厚さは、１ｃｍである。不純物、ドーパントなどのため強い透過損が予想される場合、装置の測定範囲内にとどまるために、より厚い、またはより薄い試料を選択することができる。放射の試料通過のためほんのわずかなアーチファクトが生成され、同時に十分に検出可能な効果が測定される試料厚さ（測定長さ）が、選択される。
【０３６５】
不透明性の測定、試料を積分球の前に配置する。不透明性は、以下の式に従って、測定した透過率値Ｔを使用して計算する。Ｏ＝１／Ｔ＝Ｉ０／Ｉ。
【０３６６】
ｊ．管またはロッド内の屈折率および屈折率分布
管／ロッドの屈折率分布は、Ｙｏｒｋ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｔｄ．製Ｐｒｅｆｏｒｍ  Ｐｒｏｆｉｌｅｒ  Ｐ１０２またはＰ１０４により特性把握することができる。このために、ロッドを、横たわった状態で測定チャンバ内に配置する、チャンバをしっかり閉める。次いで、測定チャンバを、６３３ｎｍにおける最も外側のガラス層の屈折率に非常によく似た屈折率を６３３ｎｍの試験波長で有する浸漬油で充填する。次いで、レーザービームが、測定チャンバを通過する。測定チャンバの背後（放射の方向）に、（測定チャンバを退出する放射と比較した、測定チャンバに進入する放射の）偏角を測定する検出器を装着する。ロッドの屈折率分布の放射相称の仮定の下、直径沿いの屈折率分布は、逆アーベル変換により再構築することができる。これらの計算を、装置メーカーＹｏｒｋのソフトウェアにより遂行する。
【０３６７】
試料の屈折率を、上記と類似のＹｏｒｋ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｔｄ．製Ｐｒｅｆｏｒｍ  Ｐｒｏｆｉｌｅｒ  Ｐ１０４で測定する。等方性試料の場合、屈折率分布の測定は、１つの値、屈折率だけを与える。
【０３６８】
ｋ．炭素含有量
二酸化ケイ素造粒体および二酸化ケイ素粉末の表面炭素含有量の定量的測定は、Ｌｅｃｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国）製の炭素分析器ＲＣ６１２で、全ての表面炭素汚染（ＳｉＣを除く）を酸素で完全に酸化させて二酸化炭素を得ることにより、遂行する。このために、４．０ｇの試料を計量し、石英ガラスボートに入れて、炭素分析器に導入する。試料を、純酸素に浸し、１８０秒間９００℃に加熱する。形成されるＣＯ２を、炭素分析器の赤外検出器により測定する。これらの測定条件下では、検出限界は、≦１ｐｐｍ（重量ｐｐｍ）の炭素である。
【０３６９】
上記に指定の炭素分析器を使用するこの分析に好適な石英ガラスボートは、実験用品市場で、この場合はＤｅｓｌｉｓ  Ｌａｂｏｒｈａｎｄｅｌ（フルールシュトラセ  ２１，Ｄ−４０２３５  デュッセルドルフ（ドイツ））、Ｄｅｓｌｉｓ番号ＬＱ−１３０ＸＬから、ＬＥＣＯ番号７８１−３３５を有するＬＥＣＯ分析器用消耗品として入手することができる。このようなボートは、約２５ｍｍ／６０ｍｍ／１５ｍｍの幅／長さ／高さ寸法を有する。石英ガラスボートを、その高さの半分まで試料材料で充填する。二酸化ケイ素粉末の場合、１．０ｇの試料材料の試料重量に到達することができる。そのとき、検出下限は、＜１重量ｐｐｍの炭素である。同じボート内で、同じ充填高さについて、４ｇの二酸化ケイ素造粒体の試料重量に到達することができる（１００〜５００μｍの範囲の平均粒子径）。その場合、検出下限は、約０．１重量ｐｐｍの炭素である。検出下限は、試料の面積分が空試料の面積分の３倍以下であるとき、到達される（空試料＝上記の方法だが、空の石英ガラスボートによる）。
【０３７０】
ｌ．カールパラメータ
カールパラメータ（「ファイバカール」とも呼ばれる）は、ＤＩＮ  ＥＮ  ６０７９３−１−３４：２００７−０１（規格ＩＥＣ  ６０７９３−１−３４：２００６のドイツ版）に従って測定する。測定は、Ａｎｎｅｘ  ＡのセクションＡ．２．１、Ａ．３．２、およびＡ．４．１に記載のメソッドに従って行う（「極端な技法（ｅｘｔｒｅｍａ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）」）。
【０３７１】
ｍ．減衰
減衰は、ＤＩＮ  ＥＮ  ６０７９３−１−４０：２００１（規格ＩＥＣ  ６０７９３−１−４０：２００１のドイツ版）に従って測定する。測定は、付属書に記載のメソッド（「カットバック法」）に従って、λ＝１５５０ｎｍの波長で行う。
【０３７２】
ｎ．スラリーの粘度
スラリーを、脱塩水（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｑ  ３ＵＶ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、水質：１８．２ＭΩｃｍ）で、３０重量％の固形物量の濃度に設定する。次いで、粘度をＡｎｔｏｎ−Ｐａａｒ製のＭＣＲ１０２で測定する。このために、粘度を５ｒｐｍで測定する。測定は、２３℃の温度および１０１３ｈＰａの気圧で行う。
【０３７３】
ｏ．チキソトロピー
スラリーの濃度を、脱塩水（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｑ  ３ＵＶ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、水質：１８．２ＭΩｃｍ）で、３０重量％の固形物の濃度に設定する。次いで、チキソトロピーを、円錐平板型配置のＡｎｔｏｎ−Ｐａａｒ製のＭＣＲ１０２で測定する。粘度は、５ｒｐｍおよび５０ｒｐｍで測定する。第１の値と第２の値の商が、チキソトロピー指数を示す。測定は、２３℃の温度で行う。
【０３７４】
ｐ．スラリーのゼータ電位
ゼータ電位測定のために、ゼータ電位セル（Ｆｌｏｗ  Ｃｅｌｌ、Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ）を用いる。試料を脱塩水（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｑ  ３ＵＶ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、水質：１８．２ＭΩｃｍ）中に溶解して、１ｇ／Ｌの濃度を有する２０ｍＬ溶液を得る。０．１ｍｏｌ／Ｌおよび１ｍｏｌ／Ｌの濃度を有するＨＮＯ３溶液ならびに０．１ｍｏｌ／Ｌの濃度を有するＮａＯＨ溶液の添加を通じて、ｐＨを７に設定する。測定は、２３℃の温度で行う。
【０３７５】
ｑ．スラリーの等電点
等電点、ゼータ電位測定セル（Ｆｌｏｗ  Ｃｅｌｌ、Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ）、および自動滴定装置（ＤｅｌｓａＮａｎｏ  ＡＴ、Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ）を用いる。試料を脱塩水（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｑ  ３ＵＶ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、水質：１８．２ＭΩｃｍ）中に溶解して、１ｇ／Ｌの濃度を有する２０ｍＬ溶液を得る。０．１ｍｏｌ／Ｌおよび１ｍｏｌ／Ｌの濃度を有するＨＮＯ３溶液ならびに０．１ｍｏｌ／Ｌの濃度を有するＮａＯＨ溶液の添加により、ｐＨを変化させる。等電点は、ゼータ電位が０に等しいｐＨ値である。測定は、２３℃の温度で行う。
【０３７６】
ｒ．スラリーのｐＨ値
スラリーのｐＨ値を、Ｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｌｉｃｈ−Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ−Ｗｅｒｋｓｔａｅｔｔｅｎ  ＧｍｂＨ製のＷＴＷ  ３２１０を使用して測定する。ＷＴＷ製のｐＨ  ３２１０  Ｓｅｔ  ３を電極として用いる。測定は、２３℃の温度で行う。
【０３７７】
ｓ．固形物量
試料の計量部分ｍ１を、５００℃に４時間加熱し、冷却後再計量した（ｍ２）。固形物量ｗは、ｍ２／ｍ１＊１００［重量％］として与えられる。
【０３７８】
ｔ．かさ密度
かさ密度を、規格ＤＩＮ  ＩＳＯ  ６９７：１９８４−０１に従って、Ｐｏｗｔｅｃ製のＳＭＧ  ６９７で測定する。バルク材料（二酸化ケイ素粉末または造粒体）は、塊を形成しない。
【０３７９】
ｕ．重装かさ密度（造粒体）
重装かさ密度を、規格ＤＩＮ  ＩＳＯ  ７８７：１９９５−１０に従って測定する。
【０３８０】
ｖ．細孔径分布の測定
細孔径分布を、ＤＩＮ  ６６１３３に従って測定する（４８０ｍＮ／ｍの表面張力および１４０°の接触角で）。３．７ｎｍより小さい細孔径の測定については、Ｐｏｒｏｔｅｃ製のＰａｓｃａｌ  ４００を使用する。３．７ｎｍ〜１００μｍの細孔径の測定については、Ｐｏｒｏｔｅｃ製のＰａｓｃａｌ  １４０を使用する。試料を、測定前に圧力処理に供する。このために、手動の水圧プレス機を使用する（Ｓｐｅｃａｃ  Ｌｔｄ．（リバーハウス、９７  クレイアベニュー、オーピントン、ケント  ＢＲ５  ４ＨＥ、英国）製の注文番号１５０１１）。２５０ｍｇの試料材料を計量して、Ｓｐｅｃａｃ  Ｌｔｄ．製の１３ｍｍの内径を有するペレットダイに入れ、ディスプレイにより１ｔの荷重を加える。この負荷を、５ｓにわたって維持し、必要に応じて再調節する。次いで、試料に対する荷重を解除し、試料を再循環空気乾燥棚内で４ｈにわたって１０５±２℃で乾燥させる。
【０３８１】
試料を計量し、０．００１ｇの精度を有するタイプ１０の針入度計に入れる。測定の良好な再現性を提供するために、針入度計は、使用するステム体積、すなわち針入度計を充填するために潜在的に使用されるＨｇ体積の百分率が全Ｈｇ体積の２０％〜４０％の範囲にあるように、選択する。次いで、針入度計をゆっくり５０μｍＨｇに排気減圧し、この圧力で５分間放置した。以下のパラメータ、全細孔容積、全細孔表面積（円筒状の細孔を仮定して）、平均細孔半径、モーダルな細孔半径（最も多く見られる細孔半径）、第２ピーク細孔半径（μｍ）、は測定装置のソフトウェアにより直接提供される。
【０３８２】
ｗ．一次粒子径
一次粒子径を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）モデルＺｅｉｓｓ  Ｕｌｔｒａ  ５５を使用して測定する。試料を脱塩水（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｑ  ３ＵＶ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、水質：１８．２ＭΩｃｍ）中に懸濁させて、極端に希薄な懸濁液を得る。懸濁液を、超音波プローブ（ＵＷ  ２０７０、Ｂａｎｄｅｌｉｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ、７０Ｗ、２０ｋＨｚ）で１分間処理し、次いで炭素粘着パッドに塗布する。
【０３８３】
ｘ．懸濁液中の平均粒子径
懸濁液中の平均粒子径を、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ．（英国）から入手可能なＭａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ  ２０００をユーザマニュアルに従って使用し、レーザー偏向法を使用して測定する。試料を脱塩水（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｑ  ３ＵＶ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、水質：１８．２ＭΩｃｍ）中に懸濁させて、１ｇ／Ｌの濃度を有する２０ｍＬの懸濁液を得る。懸濁液を、超音波プローブ（ＵＷ  ２０７０、Ｂａｎｄｅｌｉｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ、７０Ｗ、２０ｋＨｚ）で１分間処理する。
【０３８４】
ｙ．固形物の粒子径およびコアサイズ
固形物の粒子径およびコアサイズを、Ｒｅｔｓｃｈ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＧｍｂＨ（ドイツ）から入手可能なＣａｍｓｉｚｅｒ  ＸＴをユーザマニュアルに従って使用して、測定する。ソフトウェアは、試料のＤ１０、Ｄ５０、およびＤ９０値を与える。
【０３８５】
ｚ．ＢＥＴ測定
比表面積の測定については、ＤＩＮ  ＩＳＯ  ９２７７：２０１０に従って静的容量ＢＥＴ法を使用する。ＢＥＴ測定については、ＳＭＡＲＴ法（「適応的分注速度による収着法（Ｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｗｉｔｈ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  ｄｏｓｉｎｇ  Ｒａｔｅ」）に従って作動する「ＮＯＶＡ  ３０００」または「Ｑｕａｄｒａｓｏｒｂ」（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅから入手可能）を、使用する。ミクロ細孔分析を、ｔ−プロット法（ｐ／ｐ０＝０．１〜０．３）を使用して遂行し、メソ細孔分析を、ＭＢＥＴ法（ｐ／ｐ０＝０．０〜０．３）を使用して遂行する。基準材料として、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅから入手可能な標準アルミナＳＡＲＭ−１３およびＳＡＲＭ−２１４を、使用する。測定セル（清浄かつ乾燥）の風袋重量を計量する。導入される試料材料およびフィラーロッドが測定セルをできる限り満たし、デッドスペースが最小限に低減されるように、測定セルのタイプを選択する。試料材料を、測定セル内に導入する。測定値の予想値が１０〜２０ｍ２／ｇに対応するように、試料材料の量を選択する。測定セルをＢＥＴ測定装置（フィラーロッドなし）の焼成位置に固定し、＜２００ｍｂａｒに排気減圧する。排気減圧の速度は、材料が測定セルから漏出しないように設定する。焼成を、この状態で２００℃で１ｈにわたって遂行する。冷却後、試料で充填された測定セルを計量する（生の値）。次いで、風袋重量を、生の重量値から減じる＝正味重量（ｎｅｔｔ  ｗｅｉｇｈｔ）＝試料の重量。次いで、充填ロッドを測定セル内に導入し、これもやはりＢＥＴ測定装置の測定位置に固定する。測定の開始前に、試料の識別および試料の重量をソフトウェアに入力する。測定を開始する。窒素ガス（Ｎ２  ４．０）の飽和圧力を測定する。測定セルを排気減圧し、窒素浴を使用して７７Ｋに冷却する。デッドスペースを、ヘリウムガス（Ｈｅ  ４．６）を使用して測定する。測定セルを再び排気減圧する。少なくとも５つの測定点による多点分析を遂行する。Ｎ２  ４．０を吸収剤として使用する。比表面積は、ｍ２／ｇで示されている。
【０３８６】
ｚａ．ガラス体の粘度
ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のタイプ４０１のビームベンディング式粘度計をメーカーのソフトウェアＷｉｎＴＡ（現行バージョン９．０）と共にＷｉｎｄｏｗｓ  １０で使用して、ＤＩＮ  ＩＳＯ  ７８８４−４：１９９８−０２規格に従ってガラスの粘度を測定する。支持体間の支持幅は、４５ｍｍである。長方形の断面を有する試料ロッドを、均質な材料の領域から切り出す（試料の頂面および底面は、少なくとも１０００グレインの仕上げを有する）。加工後の試料表面は、粒度＝９μｍおよびＲＡ＝０．１５μｍを有する。試料ロッドは、以下の寸法、すなわち長さ＝５０ｍｍ、幅＝５ｍｍ、および高さ＝３ｍｍ（規格文書と同様に、長さ、幅、高さと順序付けられている）を有する。３つの試料を測定し、平均を計算する。試料表面に密着した熱電対を使用して、試料温度を測定する。以下のパラメータ、加熱速度＝１５００℃の最大値まで２５Ｋ、荷重重量＝１００ｇ、最大曲げ＝３０００μｍ（規格文書からの偏差）、を使用する。
【０３８７】
ｚｃ．残留水分（含水量）
二酸化ケイ素造粒体の試料の残留水分の測定は、Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ製のＭｏｉｓｔｕｒｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  ＨＸ２０４を使用して遂行する。この装置は、熱重量測定の原理を使用して機能する。ＨＸ２０４は、ハロゲン光源を加熱素子として備えている。乾燥温度は、２２０℃である。試料の出発重量は、１０ｇ±１０％である。「標準的」測定法を選択する。乾燥は、重量変化が１ｍｇ／１４０ｓ以下に到達するまで行われる。残留水分は、試料の初期重量と試料の最終重量との間の差を、試料の初期重量で割った値として与えられる。
【０３８８】
二酸化ケイ素粉末の残留水分の測定は、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  ７８７−２：１９９５に従って遂行する（２ｈ、１０５℃）。
【実施例】
【０３８９】
実施例を、以下において、実施例を通じてさらに例示する。本発明は、実施例により限定されない。
【０３９０】
Ａ．１．二酸化ケイ素粉末の調製（ＯＭＣＴＳルート）
シロキサンを空気（Ａ）で霧化することにより形成されるエアゾールを、酸素富化空気（Ｂ）と水素との混合物に点火することにより形成される火炎内に、加圧下で導入する。さらに、火炎を取り囲むガス流（Ｃ）を導入し、次いでプロセス混合物をプロセスガスで冷却する。生成物をフィルタで分離除去する。プロセスパラメータは、表１に示され、得られる生成物の仕様は、表２に示されている。この実施例の実験データは、Ａ１−ｘで表されている。
【０３９１】
Ａ．２．変更１：炭素含有量の増大
Ａ．１．に記載のように方法を行ったが、シロキサンの燃焼は、ある量の炭素も形成されるような方法で遂行した。この実施例の実験データは、Ａ２−ｘで表されている。
【０３９２】
【表３】
2019502637.tif 000006
【０３９３】
【表４】
2019502637.tif 000007
【０３９４】
Ｂ．１．二酸化ケイ素粉末の調製（ケイ素ソース：ＳｉＣｌ４）
四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）の一部分を、温度Ｔで蒸発させ、酸素富化空気と水素との混合物に点火することにより形成されるバーナーの火炎内に圧力Ｐで導入する。出口への平均正規化ガス流は、一定に保持する。次いで、プロセス混合物をプロセスガスで冷却する。生成物をフィルタで分離除去した。プロセスパラメータは、表３に示され、得られる生成物の仕様は、表４に示されている。これらは、Ｂ１−ｘで表されている。
【０３９５】
Ｂ．２．変更：炭素含有量の増大
Ｂ．１．に記載のように方法を行ったが、四塩化ケイ素の燃焼は、ある量の炭素も形成されるような方法で遂行した。この実施例の実験データは、Ｂ２−ｘで表されている。
【０３９６】
【表５】
2019502637.tif 000008
【０３９７】
【表６】
2019502637.tif 000009
【０３９８】
Ｃ．蒸気処理
二酸化ケイ素粉末の粒子流を、立設した柱状体の頂部を介して導入する。温度（Ａ）の蒸気および空気を、柱状体の底部を介して供給する。柱状体を、内部に位置付けられた加熱器により、柱状体の頂部では温度（Ｂ）に、柱状体の底部では第２の温度（Ｃ）に、維持する。柱状体を放置した後（保持時間（Ｄ））、二酸化ケイ素粉末は、具体的には表６に示す特性を有する。プロセスパラメータは、表５に示されている。
【０３９９】
【表７】
2019502637.tif 000010
【０４００】
【表８】
2019502637.tif 000011
【０４０１】
実施例Ｃ−１およびＣ−２で得られた二酸化ケイ素粉末は、それぞれ低い塩素含有量および懸濁液において中程度のｐＨ値を有する。実施例Ｃ−２の炭素含有量は、Ｃ−１より高い。
【０４０２】
Ｄ．中和剤による処理
二酸化ケイ素粉末の粒子流を、立設した柱状体の頂部を介して導入する。中和剤および空気を、柱状体の底部を介して供給する。柱状体を、内部に位置付けられた加熱器により、柱状体の頂部では温度（Ｂ）に、柱状体の底部では第２の温度（Ｃ）に、維持する。柱状体を放置した後（保持時間（Ｄ））、二酸化ケイ素粉末は、具体的には表８に示す特性を有する。プロセスパラメータは、表７に示されている。
【０４０３】
【表９】
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【０４０４】
【表１０】
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【０４０５】
Ｅ．１．二酸化ケイ素粉末からの二酸化ケイ素造粒体の調製
二酸化ケイ素粉末を完全脱塩水中に分散させる。このために、Ｇｕｓｔａｖ  Ｅｉｒｉｃｈ機械工場製のタイプＲの強力ミキサーを使用する。得られる懸濁液を、膜ポンプで圧送し、それにより加圧し、ノズルにより液滴に変換する。これらを噴霧塔内で乾燥させ、塔の床上で収集する。プロセスパラメータは、表９に示され、得られる造粒体の特性は、表１０に示されている。この実施例の実験データは、Ｅ１−ｘで表されている。Ｅ２−２１〜Ｅ２−２３では、酸化アルミニウムを、添加剤として導入する。Ｅ２−３１およびＥ２−３２では
【０４０６】
Ｅ．２．変更：炭素含有量の増大
このプロセスは、Ｅ．１．に記載のものと類似している。追加的に、炭素粉末を懸濁液中に添加剤として分散させる。これらの実施例の実験データは、Ｅ２−ｘで表されている。
【０４０７】
【表１１】
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【０４０８】
【表１２】
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【０４０９】
造粒体は、全て開気孔性であり、均一かつ球状の形状を有する（全て顕微鏡調査による）。造粒体は、互いにくっつき、硬化する傾向はない。
【０４１０】
Ｆ．二酸化ケイ素造粒体の清浄化
二酸化ケイ素造粒体を、最初に任意追加的に、回転炉内で温度Ｔ１で酸素で処理する。その後、二酸化ケイ素造粒体を、塩素含有成分の並流により処理し、温度を温度Ｔ２に上昇させる。プロセスパラメータは、表１１に示され、得られた処理された造粒体の特性は、表１２に示されている。
【０４１１】
【表１３】
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【０４１２】
【表１４】
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【０４１３】
Ｆ１−２およびＦ２−１の場合、清浄化ステップ後の造粒体は、著しく低減した炭素含有量（低炭素造粒体、例えばＦ１−１のような）および著しく低減したアルカリ土類金属含有量を示す。ＳｉＣ形成は、観察されなかった。
【０４１４】
Ｇ．ガラス体の形成
表１３の２行目に記載の二酸化ケイ素造粒体を原材料として使用した。環状の中空空間およびｄａの成形体の外径、ｄｉの成形体の内径、ならびに長さｌを有する黒鉛鋳型を調製した。１ｍｍの厚さを有する高純度黒鉛箔を、外側成形体の内壁に施し、１ｍｍの厚さを有する同じ高純度黒鉛から構成された黒鉛箔を、内側成形体の外壁に施した。１．２ｇ／ｃｍ３のかさ密度および０．４ｍｍの密度を有する高純度黒鉛から構成された高純度黒鉛の織物を、鋳型の環状の中空空間の基部上に施した（Ｇ−２の場合：円筒状の中空空間）。黒鉛箔を備えた高純度黒鉛鋳型に、二酸化ケイ素造粒体を充填した。充填した黒鉛鋳型を炉内に導入し、炉に真空を適用した。充填した二酸化ケイ素造粒体を、加熱速度Ｒ１で温度Ｔ１から温度Ｔ２に至らせ、この温度で期間ｔ２にわたって保持した。次いで、充填した二酸化ケイ素造粒体を、加熱速度Ｒ２でＴ３に加温し、次いで、いかなるさらなる焼き戻しもなしに、加熱速度Ｒ３で温度Ｔ４に、さらに加熱速度Ｒ４で温度Ｔ５に至らせ、この温度で期間ｔ５にわたって保持した。最後の２４０分の間、１．６＊１０６Ｐａの圧力窒素を炉に加えた。その後、鋳型を徐々に冷却する。１０５０℃の温度に到達すると、鋳型を、この温度で２４０分の期間にわたって保持した。その後、鋳型をＴ６に徐々にさらに冷却した。プロセスパラメータは、表１３にまとめられ、作製された石英ガラス体の特性は、表１４にまとめられている。「徐々の冷却」とは、鋳型がスイッチを切った炉内にいかなる冷却手段もなしに放置され、すなわち環境への熱の放出のみにより冷却されることを意味する。
【０４１５】
【表１５】
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【０４１６】
【表１６】
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【０４１７】
全てのガラス体は、ＯＨ、炭素、およびアルミニウムの含有量に関して非常に良好な値を示す。
【０４１８】
Ｈ．反応器の調製
上記の実施例Ｇ２−１で生産された石英ガラス体を、ガラス吹きによりベルに成形する。これは、蓋（やはり石英ガラスから構成され、フィードスルーを含む）と共に、反応チャンバであって、半導体製作のためのシリコンウエハが導入され、次いで特定のプロセスに供される、反応チャンバ、を形成する。実施例Ｇに従って調整された石英ガラスから作製された反応チャンバは、従来のものより著しく長い作動時間を有していた（同等の温度条件下で）。その上、高温でのより良好な寸法安定性が観察された。
【０４１９】
Ｊ．大型管の調製
実施例Ｇ１−１およびＧ２−ｘからのガラス体を、温かい場所で２段階で２１００℃の温度で成形した。材料均質性のばらつきは、このような処理では、成形されたガラス体の幾何形状のばらつきをもたらす。このような２段式成形ステップの一般的な手順は、公知であり、例えば独国特許出願公開第１０２０１３１０７４３４Ａ１号、段落［００５１］〜［００６５］に記載されている。実施例Ｇ１−１およびＧ２−ｘからのガラス体は、そこでは中空円筒と呼ばれている。実施例Ｊ１−１およびＪ２−ｘからの第１のステップで成形されたガラス体の特性は、表１７に提示され、第２の成形ステップ後の特性は、表１８に提示されている。
【０４２０】
【表１７】
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【０４２１】
【表１８】
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【０４２２】
壁厚のばらつきが小さいほど、良好である。
【０４２３】
壁厚のばらつきの測定：試料体（ガラス管）を、ガラス回転ベンチ上で測定する。このために、試料体は、回転しない。試料体の長手軸に平行に、光学測定ヘッドを試料体に沿って走らせ、壁厚を測定ヘッドの試料体の外面からの距離として連続的に記録し、データとして取り込む。測定ヘッドについては、Ｐｒｅｃｉｔｅｃ社製のＣＨＲｏｃｏｄｉｌｅ  Ｍ４  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎを用いた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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